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Une nouvelle forme découverte : le scutoïde

LES SCIENCESLA BIOLOGIEUne nouvelle forme découverte : le scutoïde

Une nouvelle forme géométrique a été découverte qui permet l'emballage tridimensionnel des cellules épithéliales lors de la fabrication de tissus et d'organes incurvés.

Chaque organisme vivant commence comme une seule cellule, qui se divise ensuite en plusieurs cellules, qui se divisent et se subdivisent jusqu'à ce que des milliards de cellules se forment pour créer l'organisme entier. C'est l'un des aspects les plus énigmatiques de la biologie de savoir comment, à partir des cellules, se forment d'abord les tissus, puis les organes. Essentiellement, une structure simple de l'embryon formée de seulement quelques cellules devient un organisme vivant doté d'organes complexes. Par exemple, des millions de cellules épithéliales se regroupent pour former la peau humaine, notre plus grand organe et notre barrière la plus solide. Si notre peau était une surface complètement plane, des formes géométriques connues pourraient être empilées pour former la peau. Mais comme notre corps n'est pas plat, ces cellules épithéliales doivent se courber et se plier. Les cellules épithéliales forment non seulement la couche externe de notre peau, mais elles tapissent également les vaisseaux sanguins ainsi que les organes de tous les animaux. Lorsqu'un embryon se développe, les tissus (constitués de cellules) se plient et forment des formes tridimensionnelles complexes qui deviennent alors des organes comme le cœur ou le foie, etc. donner à un organe sa forme tridimensionnelle finale puisque la plupart des organes sont des structures courbes. En raison de cette exigence de courbure, il est entendu que les cellules épithéliales qui tapissent les organes doivent adopter des formes de colonnes ou de bouteilles pour pouvoir entourer les organes pendant la croissance de l'embryon. Les cellules épithéliales remplissent également d'autres fonctions comme former une barrière contre les infections et l'absorption des nutriments.

Une nouvelle forme découverte !

Des chercheurs de l'Université de Séville, en Espagne, et de l'Université de Lehigh, aux États-Unis, concluent dans leur étude publiée dans Nature Communications que les cellules épithéliales adoptent une forme similaire à celle des « prismes torsadés ». Cette nouvelle forme géométrique solide a été surnommée 'scutoïde'. Cette forme permet aux cellules épithéliales d'atteindre leur objectif de fournir une couverture tridimensionnelle aux organes. Le scutoïde est une structure semblable à un prisme, avec six côtés d'un côté et cinq de l'autre avec une face triangulaire sur l'un des bords longs du prisme. Cette structure unique de scutoïde permet de les empiler avec des extrémités alternées à cinq côtés et à six côtés permettant la création de surfaces courbes. Ce nom n'existe pas en géométrie et a été choisi par les chercheurs après un examen attentif et en raison de la similitude du scutoïde avec la forme d'un scutellum d'un coléoptère qui est l'extrémité postérieure du thorax d'un insecte.

La forme scutoïde est abondante

Les chercheurs ont utilisé une technique de modélisation informatique utilisant le diagramme de Voronoi. C'est l'outil le plus couramment utilisé pour comprendre les formes géométriques dans différents domaines. Des expériences de modélisation ont montré qu'à mesure que la courbure du tissu augmente, les cellules constituant ces tissus utilisaient des formes plus complexes que de simples colonnes et bouteilles, comme on le croyait auparavant. Les cellules épithéliales adoptent une forme qui n'a pas été décrite auparavant et cette forme particulière aide les cellules à les rendre plus économes en énergie tout en maximisant un emballage stable. Les chercheurs ont examiné de près l'emballage tridimensionnel de divers tissus chez différents animaux pour analyser leurs points de vue. Les données expérimentales ont établi que les cellules épithéliales adoptent des 3D motifs tels que prédits par la modélisation informatique. Donc ça nouvelle forme Le scutoïde aide à se plier et à se courber et permet aux cellules de rester emballées de manière stable de la manière la plus optimale. Une fois qu'ils ont établi qu'une nouvelle forme existe, les chercheurs ont exploré dans d'autres organismes la présence d'une forme semblable à un scutoïde et ils ont découvert que cette forme était présente en abondance. Ces formes de type scutoïde ont également été trouvées dans les cellules épithéliales du poisson zèbre et les glandes salivaires des mouches des fruits et en particulier dans les régions où le tissu doit se courber le plus plutôt que d'avoir un aspect plat.

Il s'agit d'une découverte très intéressante et unique qui peut approfondir notre compréhension et nous aider à contrôler l'organisation tridimensionnelle des organes (morphogenèse). Cela peut faire la lumière sur ce qui se passe lorsqu'un organe ne se forme pas correctement, ce qui entraîne des maladies. Cela pourrait être d'une aide immense dans le domaine de la culture d'organes artificiels et de l'ingénierie tissulaire, car la construction d'échafaudages avec une structure d'emballage correcte conduirait à de meilleurs résultats. La découverte de cette nouvelle forme a des applications potentielles dans divers domaines scientifiques.

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{Vous pouvez lire le document de recherche original en cliquant sur le lien DOI ci-dessous dans la liste des sources citées}

Sources)

Gómez-Gálvez P et al. 2018. Les scutoïdes sont une solution géométrique au tassement tridimensionnel de l'épithélium. Communications Nature. 9 (1).
https://doi.org/10.1038/s41467-018-05376-1

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Équipe SCIEU
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