Real-time single-cell response to stiffness
D. Mitrossilis J. Fouchard D. Pereira F. Postic A. Richert M. Saint-Jean A. Asnacios
PNAS doi: 10.1, 073/pnas.1007940107 (2010) [Accès à la revue]
De nombreux processus biologiques majeurs, comme le développement embryonnaire par exemple, dépendent des propriétés mécaniques de l'environnement. La rigidité des tissus, en particulier, semble contrôler la migration et la différentiation cellulaires. Nous avons proposé récemment l'idée que la sensibilité initiale des cellules vivantes à la rigidité de leur environnement serait un phénomène purement mécanique, par opposition au régulations biochimiques invoquées jusque là. Nous avons pu tester cette hypothèse grâce à la mise au point d'un système expérimental original permettant de changer, en temps réel, la rigidité perçue par une cellule vivante isolée. Nous avons ainsi pu montrer que la réponse cellulaire était instantanée, et pouvait donc difficilement s'expliquer par des boucles chimiques qui exigent des temps de réponse longs, de l'ordre de la minute.
Abstract: Living cells adapt to the stiffness of their environment. However, cell response to stiffness is mainly thought to be initiated by the deformation of adhesion complexes under applied force. In order to determine whether cell response was triggered by stiffness or force, we have developed a unique method allowing us to tune, in real time, the effective stiffness experienced by a single living cell in a uniaxial traction geometry. In these conditions, the rate of traction force buildup dF/dt was adapted to stiffness in less than 0.1 s. This integrated fast response was unambiguously triggered by stiffness, and not by force. It suggests that early cell response could be mechanical in nature. In fact, local force-dependent signaling through adhesion complexes could be triggered and coordinated by the instantaneous cell-scale adaptation of dF/dt to stiffness. Remarkably, the effective stiffness method presented here can be implemented on any mechanical setup. Thus, beyond single-cell mechanosensing, this method should be useful to determine the role of rigidity in many fundamental phenomena such as morphogenesis and development.
Thème : Thème 2007-2010 : Mécanique cellulaire
Equipe : Physique du vivant (MSC)