Nos cellules se contorsionnent : sous quelle force et avec quels effets sur la santé ?

Ils tentent de comprendre comment les propriétés physico-chimiques du microenvironnement cellulaire (la rigidité, la rugosité, la composition chimique, etc…) peuvent affecter le comportement et le devenir d’une cellule ou d’un groupe de cellules.

Dans ce cadre, ils s’intéressent aux forces exercées par les cellules sur leur environnement et à celles nécessaires pour déformer le noyau contenant le matériel génétique. En effet, les cellules doivent se déformer pour migrer au travers de petits interstices ou des pores de leur matrice environnante. Il se produit alors des déformations nucléaires importantes, et, potentiellement, des ruptures de l’enveloppe du noyau qui peuvent entrainer des modifications du matériel génétique (ADN), voire une perte de ce matériel génétique. Cette problématique est très importante dans la progression de cellules tumorales au sein d’une matrice de collagène, par exemple dans le cadre du cancer du sein.

Sylvain Gabriele préside aussi l’Institut de Biosciences (IBS) de l’UMons qui regroupe 13 laboratoires et plus d’une centaine de chercheuses et chercheurs, qui étudient ensemble, dans une démarche pluridisciplinaire, des sujets liés aux sciences biologiques pour répondre aux enjeux actuels de la société. Découvrez la présentation de l’IBS dans la vidéo ci-dessous.

Sylvain Gabriele a étudié la physique et la chimie à Paris puis a réalisé son doctorat en Belgique. Il se spécialise ensuite dans la mécanobiologie et effectue un premier post-doctorat CNRS dans le laboratoire Adhésion et Inflammation (Université d’Aix-Marseille). Sylvain effectue ensuite un second post-doctorat à l’Université d’Harvard aux USA où il rejoint le laboratoire de Kevin Kit Parker. Ensemble, ils ont travaillé à l’échelle cellulaire sur les effets de souffle et sur les lésions cérébrales qui apparaissent à la suite de ces explosions. Grâce au développement de nouveaux outils expérimentaux (pinces magnétiques, étireur à grande vitesse, etc…), ils ont réussi à reproduire en laboratoire les contraintes mécaniques et biochimiques des tissus cérébraux exposés au souffle d’une explosion. Ils ont ainsi pu comprendre le mécanisme cellulaire à l’œuvre qui permet la propagation des forces transmises au cerveau par l’onde de choc.  

Sylvain Gabriele rejoint ensuite l’UMons en tant que Chargé de Recherches FNRS. En 2011, il fonde son groupe de recherche en Mécanobiologie et Biomatériaux. Il est actuellement Chargé de Cours à l’Université de Mons.

Il a reçu l’année dernière le prix Louis Melsens de l’Académie Royale de Belgique qui récompense un travail remarquable en chimie ou physique appliquée. Il a obtenu ce prix pour ses travaux en Mécanobiologie qui ont montré l’importance des propriétés mécaniques des cellules et tissus dans la (dé)régulation de certaines fonctions comme la différentiation des cellules musculaires, l’activité des réseaux de neurones ou encore la migration des cellules épithéliales. Ces recherches ont par exemple fait l’objet de deux publications récentes en 2019 et 2021 dans la revue " Nature Physics ". Consultez ces articles sur ce lien et ici ainsi que le communiqué de l'UMons. 

Consultez les publications de Sylvain Gabriele sur Research Gate.

Elle étudie donc comment le confinement spatial influence la consommation d’ATP et la compaction de la chromatine. Découvrez la présentation vidéo de son projet de recherche ci-dessous.

Pour effectuer ses recherches, Yohalie a visité plusieurs laboratoires américains dont celui dirigé par  Cynthia Reinhart-King à l’Université Vanderbilt (Nashville, Tennessee), celui de Jan Lammerding de l’Université de Cornell (Ithaca, New-York) et celui de Kevin Kit Parker à l’Université d’Harvard (Cambridge, Massachussetts).

Le projet de recherche de Yohalie a été sélectionné par le Fonds pour la Recherche Médicale dans le Hainaut (FRMH).

Yohalie Kalukula a étudié la chimie à l’UMons. C’est en master qu’elle a découvert la mécanobiologie à laquelle elle s’intéresse désormais. Lors de son mémoire de Master, elle a effectué un stage dans le laboratoire d’Einar Hallberg à l’Université de Stockholm (Suède) où elle s’est intéressée à la compaction de la chromatine dans les cellules cancéreuses. Thématique qu’elle continue à étudier actuellement lors de son doctorat.

La revue scientifique " Nature Reviews Molecular Cell Biology " publie un article de Sylvain Gabriele et Yohalie Kalukula sur la déformabilité des noyaux cellulaires. Ce travail mené en collaboration avec deux équipes américaines de l’Université du Massachussetts et de l’Université de Cornell est une reconnaissance prestigieuse de l’expertise des chercheurs montois.

Dans cet article de revue, les chercheurs dressent un état des lieux des connaissances actuelles concernant les mécanismes de déformation des noyaux cellulaires. Ces déformations des noyaux peuvent aller jusqu’à la rupture transitoire de leur enveloppe ce qui entraine alors une détérioration partielle de l’ADN. Ceci peut avoir pour conséquence un vieillissement accéléré des cellules saines et l’acquisition de propriétés invasives. Des travaux récents indiquent que ces déformations nucléaires sont un élément clé de compréhension de nombreuses pathologies dont certains cancers. Cet article propose, pour la première fois, une vision globale des mécanismes mis en jeu lors des déformations et des mécanismes de réparation de la membrane du noyau afin de sensibiliser la communauté scientifique au rôle des propriétés de déformabilité du noyau dans de nombreuses pathologies.