In vivo, les cellules s’organisent en structures 3D qui sous-tendent la forme et la mécanique des tissus, ainsi que leur fonction biologique. Des chercheurs ont cartographié l’organisation des cellules stromales mésenchymateuses au sein d’organoïdes en élaborant une description multi-échelle basée sur de nombreuses données de cellules uniques issues d’expériences microfluidiques. Ils ont découvert que les cellules s’organisent en une structure cœur-coquille qui couple leur niveau d’engagement, les jonctions entre elles et leurs fonctions biologiques.
In vivo, les cellules s’auto-organisent en structures 3D qui déterminent la forme et la mécanique des tissus. Cette organisation 3D au sein des tissus et des organes régule également le niveau de production de molécules de signalisation par les cellules, en fonction de leur position et de celle de leurs voisines. Les organoïdes sont ainsi devenus des modèles privilégiés dans l’étude de l’organisation cellulaire de cultures 3D d’intérêt. Il reste, toutefois, difficile de comprendre les facteurs déterminant la position des cellules et la façon dont cette position affecte leur fonction biologique.
Des chercheurs ont cartographié la manière dont les cellules stromales mésenchymateuses (CSM) humaines s’auto-organisent au sein d’organoïdes 3D. Cette population de progéniteurs mésenchymateux se compose d’un mélange hétérogène de cellules de tailles différentes et de niveaux d’engagement variables. Les expériences menées par ces chercheurs s’appuient sur les récents développements microfluidiques, qui leur ont permis d’obtenir des données d’imagerie de cellules uniques révélant les positions cellulaires et les expressions protéiques de centaines de milliers de cellules sans compromettre les informations sur leur emplacement au sein de milliers d’organoïdes. Ces scientifiques ont ainsi pu élaborer un modèle multi-échelle des cellules dans leur environnement.
Ils ont découvert que les CSM les plus indifférenciées se regroupaient au centre de l’agrégat 3D, les cellules partiellement engagées formant une coquille autour d’elles. Cette structure cœur-coquille est également observée dans la qualité des jonctions entre cellules, notamment grâce à différentes interactions actine-cadhérine entre le cœur et la coquille, ce qui se traduit par des cellules aux fonctions biologiques différentes, les couches externes étant responsables de la majeure partie de la production de certaines molécules ostéo-endocrines clés (VEGF-A, PGE-2). La régulation de NF-kB, déterminée par la qualité des jonctions entre cellules, est ainsi assimilée à un mécanisme couplant la structure et la fonction biologique.
Ces résultats montrent un lien fort entre la structure physique et la fonction biologique, que l’on devrait retrouver dans de nombreux organoïdes et tissus.
Source: Science advances, March 04 2020. Doi : 10.1126/sciadv.aaw7853
