Biologistes répondre à la question fondamentale sur la taille des cellules

La nécessité de produire juste la bonne quantité de protéines est à l'origine de l'uniformité frappante des tailles. Chez l'homme, la taille des cellules peut varier de plus de 100 fois, allant de minuscules globules rouges à grands neurones. toutefois, au sein de chaque type de cellule, il y a très peu de déviation par rapport à une taille standard. Dans les études de levure, les chercheurs du MIT ont augmenté cellules à 10 fois leur taille normale et a constaté que leur ADN ne pouvait pas suivre les demandes de production suffisamment de protéines pour maintenir les fonctions cellulaires normales. Les biologistes du MIT ont découvert la réponse à une question biologique fondamentale: Pourquoi les cellules d'un type donné la même taille?

les chercheurs du MIT ont constaté que quand ils se sont arrêtés la division cellulaire dans les cellules de fibroblastes humains, ils sont devenus anormalement grand, puis sont entrés dans un état non-séparation connu sous le nom sénescence (panneau de droite). Non traité, fibroblastes de taille normale sont indiqué à gauche. Image: Gabriel Neurohr

en outre, les chercheurs ont constaté que cette pénurie de protéines conduit les cellules dans un état connu sous le nom sénescence ne se divisant pas, ce qui suggère une explication possible de la façon dont les cellules deviennent sénescentes à mesure qu'ils vieillissent.

« Il y a tellement d'hypothèses là-bas qui tentent d'expliquer pourquoi la sénescence arrive, et je pense que ces données fournissent une explication simple et beau pour sénescence,», Dit Angelika Amon, Kathleen et Curtis Professeur en marbre dans la recherche sur le cancer dans le département de biologie et membre de l'Institut Koch intégratif Cancer Research.

Amon est l'auteur principal de l'étude, qui apparaît dans le numéro de février. 7 édition en ligne de Cellule. Gabriel Neurohr, un postdoc MIT, est l'auteur principal du papier.

taille excessive

Pour découvrir pourquoi la taille des cellules est si étroitement contrôlé, les chercheurs ont empêché les cellules de levure de se diviser en modifiant un gène critique pour la division cellulaire, afin qu'il puisse être mis hors tension à une certaine température. Ces cellules ont continué à croître, mais ils ne pouvaient pas se diviser et ne se répliquaient pas leur ADN.

Les chercheurs ont découvert que les cellules élargies, leur ADN et leurs machines de construction de protéines ne peuvent pas suivre le rythme avec les besoins d'une telle cellule. Cette incapacité à produire suffisamment de protéines a conduit à la dilution du cytoplasme et à la perturbation de la division cellulaire. Les chercheurs pensent que de nombreux autres processus cellulaires fondamentaux qui reposent sur la découverte et l'interaction de molécules cellulaires peuvent également être altérés lorsque les cellules sont trop grandes..

«Les modèles théoriques prédisent que la dilution du cytoplasme diminuera les taux de réaction. Chaque réaction chimique se produirait plus lentement, et certaines concentrations seuils de certaines protéines peuvent ne pas être atteintes, donc certaines réactions ne se produiraient jamais car les concentrations sont plus faibles,"Neurohr dit.

Les chercheurs ont montré que les cellules de levure avec deux ensembles de chromosomes pouvaient atteindre deux fois la taille des cellules de levure avec un seul ensemble de chromosomes avant de devenir sénescentes., suggérant que la quantité d'ADN dans les cellules est le facteur limitant de la capacité des cellules à se développer.

Des expériences avec des cellules humaines ont donné des résultats similaires: Dans une étude sur les fibroblastes humains, les chercheurs ont découvert que forcer les cellules à atteindre des tailles excessives (huit fois leur taille normale) perturbé de nombreuses fonctions, y compris la division cellulaire.

"Il est clair depuis un certain temps que les cellules contrôlent leur taille, mais on ne sait pas quelles sont les différentes raisons physiologiques pour lesquelles ils le font,»Déclare Jan Skotheim, professeur agrégé de biologie à l'Université de Stanford, qui n'a pas été impliqué dans la recherche. "Ce qui est bien avec ce travail, c'est qu'il montre vraiment comment les choses tournent mal lorsque les cellules deviennent trop grandes."

Maladie liée à l'âge

Amon dit qu'une croissance excessive joue probablement un rôle majeur dans le développement de la sénescence, qui se produit dans de nombreux types de cellules de mammifères et est censé contribuer au dysfonctionnement des organes liés à l'âge et aux maladies chroniques liées à l'âge.

Les cellules sénescentes sont souvent plus grosses que les cellules plus jeunes, et cette étude, qui a montré qu'une croissance cellulaire non contrôlée conduit à la sénescence, offre une explication possible à cette observation. Les cellules humaines ont tendance à grossir légèrement tout au long de leur vie, parce qu'à chaque fois qu'une cellule se divise, il vérifie les dommages à l'ADN, et si on en trouve, la division est interrompue pendant les réparations. Pendant chacun de ces délais, la cellule grossit légèrement.

«Au cours de la vie d’une cellule, plus vous faites de divisions, plus votre probabilité est élevée d'avoir ce dommage, et au fil du temps, les cellules grossiront,»Dit Amon. «Finalement, ils deviennent si grands qu'ils commencent à diluer les facteurs critiques qui sont importants pour la prolifération.»

Une question difficile qui reste sans réponse est de savoir comment différents types de cellules conservent la taille appropriée pour leur type de cellule, que les chercheurs espèrent maintenant approfondir.

La source: http://news.mit.edu, par Anne Trafton