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Les propriétés rhéologiques très particulières des cellules vivantes, largement dues à leur activité intrinsèque, conditionnent de nombreux comportements in vivo, que ce soit la réponse à une stimulation mécanique, ou la génération de forces.
Des outils et des modèles physiques spécifiquement élaborés permettent, aujourd'hui, de sonder ces propriétés dans différentes conditions, à différentes échelles de temps et de tailles, et de mieux corréler propriétés mécaniques et activité biochimique.
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2. Brève description mécanique de la cellule
Nous présentons ici les composants mécaniques de base d'une cellule eucaryote (figure 1). Ces quelques notions introductives peuvent être complétées avec l'un des nombreux ouvrages de base de biologie cellulaire tels que la référence .
2.1 Membrane plasmique
La membrane plasmique qui isole la cellule de son environnement est formée d'une bicouche de phospholipides. Son épaisseur est de 8 nm. Elle est très fluctuante et échange constamment un grand nombre de ses lipides avec le cytosol (désigne le milieu contenu dans la cellule). Elle est également très riche en protéines, dites « membranaires », qui permettent à la cellule de communiquer avec l'extérieur.
La membrane est aussi très plissée, sa surface réelle étant très supérieure à la projection à laquelle on a accès, par exemple, via des observations au microscope. Ces plis et replis permettent à la cellule d'ajuster sa surface aux différentes situations qu'elle peut rencontrer (étalement ou non). Comme nous le verrons plus loin, la rigidité de la membrane est principalement causée par son association au cytosquelette et, en particulier, au cortex d'actine.
HAUT DE PAGE2.2 Cytosquelette
C'est le cytosquelette qui est la structure mécanique de base d'une cellule. Constitué de trois types de filaments protéiques (les microfilaments d'actine, les microtubules et les filaments intermédiaires), ce « gel » sous-tend la membrane cellulaire. Toutefois, il faut se garder d'avoir de cet assemblage une vision statique.
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Les principaux filaments en sont au contraire très dynamiques, puisqu'ils sont en constante polymérisation-dépolymérisation, ce qui intervient dans de nombreux phénomènes, tels que la production de force, la migration, ou la division cellulaire....
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BIBLIOGRAPHIE
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(3) - BURSAC (P.), LENORMAND (G.), FABRY (B.), NAVAJAS (D.), WANG (N.), BUTLER (J.P.), FREDBERG (J.J.) - Cytoskeletal remodeling and slow dynamics in the living cell. - Nat. Mater., vol. 4, p. 557-561 (2005).
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(4) - COUGHLIN (M.F.), STAMENOVIC (D.) - A prestressed Cable network model of the adherent cell cytoskeleton. - Biophysical Journal., vol. 84, p. 1328-1336 (2003).
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(5) - INGBER (D.E.) - * - J. Cell Sci., vol. 116, p. 1157-1173 (2003).
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(6) - KUMAR (S.), MAXWELL (I.Z.),...
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