Les secrets de la compétition cellulaire révélés
Comme la vie multicellulaire repose sur des interactions cellule-cellule, il n’est pas surprenant que ce ne soit pas toujours pacifique : les cellules avec une meilleure forme physique éliminent les cellules avec une moins bonne forme physique par compétition cellulaire. La compétition cellulaire est devenue un mécanisme de contrôle de la qualité et se produit lorsque les cellules diffèrent, génétiquement ou autrement, les unes des autres. Chez les mammifères, le processus de compétition cellulaire a été observé, par exemple, dans le cancer, pendant l’homéostasie des organes et pendant le développement en tant que processus pour sélectionner les cellules les plus adaptées chez l’embryon et l’adulte. Cependant, les caractéristiques qui distinguent les cellules « gagnantes » des « perdantes » et s’il existe des déterminants clés de la compétition cellulaire dans divers contextes biologiques restent insaisissables.
La recette pour éliminer les cellules « perdantes »
L’équipe de recherche a découvert que les cellules perdant la compétition sont caractérisées par des mitochondries défectueuses et, dans les embryons de souris, elles sont marquées par des changements de séquence dans leur génome mitochondrial. Leurs travaux ont été publiés dans la revue Nature Metabolism. « Nos travaux suggèrent que les différences d’activité mitochondriale sont des déterminants clés de l’aptitude des cellules compétitives dans un large éventail de systèmes. En particulier, nous avons découvert que des défauts génétiques dans les mitochondries caractérisent les cellules » perdantes » dans les embryons de souris « , explique Antonio Scialdone, co- auteur correspondant de l’article.
Plus en détail : L’embryon de souris utilise la compétition cellulaire pour se débarrasser des cellules épiblastiques inaptes avant que le plan corporel de base ne soit défini pendant la gastrulation. À l’aide de RNAseq unicellulaire (une technique de séquençage spécifique), les chercheurs ont comparé les cellules d’embryons traités avec un inhibiteur de mort cellulaire à celles d’embryons de souris non traités. En appliquant des algorithmes d’apprentissage automatique, ils ont pu identifier la signature d’expression génique des cellules « perdantes » et ont découvert que ces cellules ont des mitochondries défectueuses et sont marquées par des changements de séquence dans leur génome mitochondrial. « C’était agréable de voir comment, avec notre pipeline de calcul, nous avons pu extraire des informations aussi importantes des ensembles de données RNAseq à cellule unique », a déclaré Gabriele Lubatti, co-premier auteur de l’article.
Les informations sur l’apparence des cellules « perdantes » dans l’embryon de souris leur ont permis de déterminer l’identité d’une cellule « perdante ». En analysant l’activité mitochondriale dans d’autres modèles de compétition cellulaire, ils ont pu identifier que le dysfonctionnement mitochondrial est une caractéristique commune à différentes cellules « perdantes » et que de petits changements dans l’ADN mitochondrial suffisent à entraîner la compétition cellulaire.
Travail futur
Cette étude suggère que l’activité mitochondriale peut être un déterminant clé de l’aptitude cellulaire dans une variété de contextes où la compétition entre les cellules se produit. Les changements environnementaux peuvent fortement influencer le métabolisme et les mitochondries jouent un rôle central dans ce processus. Par conséquent, il est possible que la compétition cellulaire et les défauts associés dans le génome mitochondrial en réponse à certains facteurs environnementaux conduisent à l’émergence d’un génotype particulier (cellules « gagnantes »). Cela implique que la compétition cellulaire pourrait être un lien direct entre environnement et génotype, qu’il sera intéressant d’explorer plus avant.
Référence: Lima A, Lubatti G, Burgstaller J, et al. La compétition cellulaire agit comme une sélection purificatrice pour éliminer les cellules présentant des défauts mitochondriaux au début du développement de la souris. Nat Métab. 2021:1-18. doi: 10.1038/s42255-021-00422-7
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