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May 09, 2023

Cancer

CI-DESSUS : Colonie de Fonticula alba Marko Kaksonen Des scientifiques ont découvert qu'une

CI-DESSUS : Colonie de Fonticula alba Marko Kaksonen

Les scientifiques ont découvert qu'une moisissure visqueuse peut envahir une colonie de cellules bactériennes de la même manière que les cellules cancéreuses envahissent les tissus sains. Comme indiqué dans une nouvelle étude publiée lundi 28 mars dans Current Biology, le comportement invasif de la moisissure visqueuse, Fonticula alba, peut contenir des indices sur la façon dont les structures multicellulaires sont apparues chez les champignons et les animaux.

F. alba, qui n'a jamais été trouvé dans l'environnement qu'une seule fois (sur des excréments de chiens de l'Arkansas, dans les années 1960), n'a suscité que peu d'intérêt jusqu'à il y a quelques années, lorsque des scientifiques de l'Université de Genève se sont intéressés à sa position unique sur l'arbre évolutif. Alors que la plupart des moisissures visqueuses précédemment caractérisées, telles que Dictyostelium spp., Sont apparentées aux animaux et aux plantes, F. alba est plutôt plus étroitement liée aux champignons que les autres moisissures visqueuses.

"Les champignons et les animaux sont très étroitement liés sur l'arbre de l'évolution", explique Chris Toret, microbiologiste à l'Université de Genève, à The Scientist. "Pourquoi les champignons ont-ils fini par devenir des champignons et l'animal est-il devenu un animal ? Il y a clairement des différences dans la façon dont ils se collent ensemble. Et c'est pourquoi nous voulions considérer [F. alba] comme un organisme modèle."

Comme on savait peu de choses sur F. alba, la première chose à faire était de se familiariser avec elle. "J'ai passé un peu de temps à essayer de comprendre, 'pouvons-nous cultiver cela en laboratoire?'", explique Toret. "Même en faisant cela, nous avons commencé à voir des propriétés multicellulaires intéressantes."

Des études antérieures avaient caractérisé une partie du cycle de vie de F. alba. Comme la plupart des moisissures visqueuses, il passe la majeure partie de sa vie sous une forme unicellulaire, comme une amibe se nourrissant de bactéries. À un moment donné de son cycle de vie, cependant, il devient multicellulaire, se joignant à d'autres dans des fructifications semblables à des volcans, qui libèrent des spores et aident la moisissure visqueuse à se propager. Des chercheurs antérieurs ont décrit comment, dans cet état agrégé, d'autres moisissures visqueuses peuvent prendre des décisions et créer des modèles étonnamment similaires aux systèmes de métro.

Mais ce qui n'a pas été décrit dans la littérature, c'est l'autre comportement multicellulaire de F. alba : l'invasion. Toret et ses collègues ont découvert que F. alba n'entrait dans son état agrégatif que lorsqu'il était co-cultivé avec des bactéries - dans ce cas, la bactérie fécale commune Klebsiella pneumonia - qui se trouve dans une phase particulière du cycle de vie bactérien. Les bactéries traversent des phases de croissance et de mort, se développent rapidement puis meurent une fois leurs sources de nourriture épuisées. C'est l'exposition aux bactéries dans la phase de coucher du soleil due à la rareté qui a incité la moisissure visqueuse à s'agréger, bien que les scientifiques ne sachent pas encore pourquoi. La bactérie "doit être mûre comme un bon fromage français", suggère Marko Kaksonen, microbiologiste à l'Université de Genève et co-auteur de l'article.

Les chercheurs ont découvert que dans son état social invasif, F. alba balaie la pelouse bactérienne en voie d'épuisement, se régalant et recherchant de nouvelles sources de nourriture au fur et à mesure. Les chercheurs ont comparé ce mécanisme invasif à la façon dont les cellules cancéreuses s'enfouissent collectivement dans les tissus environnants et à l'utilisation par les champignons de longs filaments ramifiés pour se glisser, à la recherche de nouvelles sources de nourriture, bien que les mécanismes par lesquels F. alba envahisse les colonies bactériennes restent inconnus. Les cellules de moisissure visqueuse forment des vrilles multicellulaires qui s'étendent à travers une gélose remplie de bactéries, dans laquelle les «cellules suiveuses» sont guidées par une seule cellule «leader». Dans cet état, les cellules de la vrille communiquent - lorsqu'une cellule leader pénètre dans un environnement sans bactéries, elle signale aux cellules qui la suivent de faire demi-tour. Les cellules cancéreuses utilisent également une configuration coordonnée leader-suiveur pour migrer dans les tissus adjacents à partir de la tumeur primaire.

Les chercheurs ont utilisé des lasers pour perturber le mouvement des cellules leaders, constatant que les zapper perturbait le mouvement de la vrille et entraînait un mouvement désordonné. Finalement, d'autres cellules dirigeantes ont pris le relais et l'invasion a continué. Cela ne s'est pas produit lorsque les cellules suiveuses ont été zappées, ce qui indique que les cellules de F. alba se voient attribuer des rôles distincts au cours de cette phase d'agrégation de leur vie.

"C'est une étude très importante et intéressante", a déclaré Stuart Newman, biologiste cellulaire au New York Medical College qui n'a pas participé à l'étude, "C'est un nouveau phénomène pour les micro-organismes agrégatifs."

L'agrégation dans les moisissures visqueuses fascine depuis longtemps les scientifiques qui étudient les origines de la multicellularité, c'est-à-dire comment nos ancêtres unicellulaires se sont réunis pour former des tissus, permettant finalement l'évolution des animaux, des champignons multicellulaires et des plantes.

Alors que les chercheurs observaient les vrilles de la moisissure visqueuse, ils ont remarqué des similitudes dans la croissance et l'exploration des champignons, suggérant que les deux partagent un mécanisme évolutif. Certains scientifiques avaient émis l'hypothèse que les hyphes, les structures filamenteuses qui sont le principal mode d'exploration fongique, ont évolué à partir d'excroissances neurales. Mais le comportement invasif de F. alba suggère plutôt qu'un "réseau d'hyphes invasif aurait pu être construit à partir de mécanismes d'agrégation", explique Toret.

"Nous pensons que les animaux ont évolué en étant agrégatifs", dit Toret, "maintenant nous pensons que la recherche arborisée a également évolué de manière agrégative."

Newman dit que l'agrégation sociale invasive semble "similaire à ce qui se passe dans le cancer" et que l'étude est la preuve que "les cellules sociales font des choses similaires... pour des raisons différentes". Il spécule que si différents organismes peuvent utiliser différentes molécules pour s'agréger, l'invasion collective peut être une propriété générique des cellules sociales préservée à travers les lignées évolutives.

De plus, ajoute Newman, l'étude montre que le comportement invasif "ne dépend pas" des mêmes molécules d'une lignée à l'autre, "ce qui... va à l'encontre de certaines idées bien ancrées sur l'évolution.

"Fonticula est un micro-organisme exceptionnellement cool et charismatique", écrit Matthew Brown, microbiologiste à l'Université d'État du Mississippi qui n'a pas travaillé sur l'étude, dans un e-mail à The Scientist. Bien qu'il décrive l'étude comme un "excellent article" et "une observation incroyable", il dit qu'il a été "surpris" de voir la comparaison entre l'invasion collective du cancer et F. alba, disant que c'est "un peu exagéré". Il dit que l'hypothèse des auteurs d'un lien évolutif entre le comportement d'invasion collective chez F. alba et les champignons est "également un peu vaine, sachant simplement que les champignons ne sont pas amiboïdes, les champignons sont tous des cellules à parois".

Cependant, dit-il, "c'est définitivement une hypothèse qui mérite d'être testée."