DES NANO-AIMANTS AU COEUR DU VIVANT

La migration des cellules est essentielle pour le développement et la survie des organismes pluricellulaires.
Nécessaire à la morphogenèse des tissus, au recrutement des globules blancs jusqu’aux sites d’inflammation pendant la réponse immunitaire ou encore à la guérison des blessures, c’est également le processus moteur pour la dissémination des métastases dans le développement du cancer ou des infections parasitaires.
Si la plupart des composants moléculaires intervenant dans la migration cellulaire sont désormais identifiés, leurs associations dans des processus dynamiques, donnant naissance aux phénomènes mécaniques engendrant la migration, ne commencent que depuis peu à être explorées.
Pour aborder cette problématique, nous développons de nouveaux paramètres de contrôle fondés sur le marquage magnétique des cellules.
Notre approche consiste à exploiter la capacité spontanée des cellules à internaliser des substances extracellulaires. Toute cellule est à même d’effectuer cette opération par endocytose : des particules ou des macromolécules sont associées à la membrane externe de la cellule qui s’invagine pour former de petites vésicules de moins de 100nm de diamètre. Chacune de ces vésicules transporte son contenu vers d’autres vésicules membranaires de la taille du micron, les "endosomes". D’autres cellules (macrophages, amibes) réussissent à internaliser directement des objets qui dépassent le micron (phagocytose) et qui se retrouvent à l’intérieur de la cellule dans un "phagosome".
Nous avons tiré parti de ces deux mécanismes : dune part des nanoparticules magnétiques (8nm) s’adsorbent spontanément sur la membrane des cellules et se concentrent dans les endosomes, rendus ainsi magnétiques ; d’autre part des billes magnétiques (2.8µm) sont adsorbées sur la membrane ou internalisées dans des amibes.
Le comportement de la cellule est étudié à toutes les échelles du système : des mécanismes intra-cellulaires au trafic intra-organisme.
- Dans l’espace intracellulaire , nous sommes capables de piloter par des champs magnétiques extérieurs la rotation des endosomes / phagosomes magnétiques. Ceci permet de sonder les propriétés mécaniques du microenvironnement cytoplasmique, et en particulier du cytosquelette d’actine, acteur intracellulaire de la migration cellulaire.
- À l’échelle de la cellule, nous avons démontré qu’une force magnétique locale de l’ordre de 50 pN n’influence la migration dune amibe individuelle que lorsqu’elle s’applique sur sa membrane ("mécanotransduction"). En revanche, une force intracellulaire du même ordre de grandeur suffit à attirer les "lignes de courant cellulaires" pendant la phase d’agrégation des cellules constitutive du micro-organisme Dictyostelium discoideum.
- À l’échelle de l’organisme, le marquage magnétique de cellules implantées sur des animaux vivants permet de visualiser de manière non invasive leur migration par imagerie par résonance magnétique (IRM).

Contrôle magnétique de la migration cellulaire
Claire Wilhelm (CNRS)


Claire WILHEM : DES NANO-AIMANTS AU COEUR DU VIVANT