Existe-t-il dans les cellules une instance qui décide de la voie à suivre par une cellule ? Oui, et ce sous la forme d’agrégations de molécules au sein d’une cellule. C’est ce que montrent des chercheurs de l’ETH Zurich dans une nouvelle étude.
Une cellule peut agir de manière étonnamment complexe et doit pour cela prendre les décisions correspondantes : La cellule peut croître et se multiplier, se reposer pendant un certain temps, se spécialiser ou vieillir et mourir. Cela ne vaut pas seulement pour les cellules des mammifères, mais aussi pour des microbes apparemment simples.
Les cellules prennent leurs décisions non seulement en fonction de signaux extérieurs, mais aussi d’indications provenant de l’intérieur, comme leur âge ou la quantité d’énergie dont elles disposent. Pour que les cellules disposent de toutes les informations internes, les molécules de l’ensemble de la cellule se rassemblent en un seul endroit et forment des amas qui peuvent avoir différentes consistances. Elles peuvent être liquides, gélatineuses ou solides. Les scientifiques appellent ces lieux de rassemblement cellulaires des molécules d’information des condensats.
Des caillots pour la prise de décision
Jusqu’à présent, on ne savait pas exactement comment ces condensats se forment et comment l’échange d’informations cellulaire fonctionne exactement. Des chercheurs de l’EPF de Zurich, dirigés par le professeur de biologie Yves Barral, l’ont découvert dans des cellules de levure. Leur étude vient d’être publiée dans la revue spécialisée Molecular Cell.
Pour comprendre comment ces accumulations de molécules influencent les décisions des cellules de levure, les chercheurs se sont concentrés sur le vieillissement cellulaire. "Le vieillissement des cellules peut se produire indépendamment de leur environnement, il se prête donc bien à cette étude", explique Tom Peskett, post-doctorant dans le groupe de Barral et premier auteur de l’étude.
Deux condensats doivent interagir
En utilisant des méthodes de microfluidique, qui permettent d’étudier de très petites quantités de liquide, lui et ses collègues ont capturé des cellules de levure individuelles. A l’aide d’un microscope optique, ils ont ensuite observé comment les cellules se divisaient et vieillissaient à chaque division, jusqu’à ce qu’elles meurent au bout de trois ou quatre jours. Les chercheurs ont remarqué qu’avec l’âge, certains condensats de protéines - appelés P-Bodies et Whi3 - se formaient à l’intérieur des cellules.
Comme les chercheurs ont pu le montrer, les deux condensats agissent ensemble pour déclencher le processus de vieillissement dans les cellules. Les condensats lient les molécules d’ARN et suppriment la production de protéines impliquées dans le cycle de division cellulaire. "Mais si nous empêchons la formation de l’un des deux condensats, les cellules ne vieillissent plus. Elles vivent donc plus longtemps et subissent plus de divisions", explique Peskett.
Pour étudier l’importance de l’interaction des condensats, les biologistes de l’EPFZ ont déclenché artificiellement la formation de condensats Whi3. Cela a eu pour conséquence que les cellules ont commencé à vieillir plus tôt que d’habitude. "Cela montre clairement que les agrégats de protéines influencent la décision de la cellule de prendre sa retraite et de se rapprocher de la fin de sa vie", explique le professeur de l’EPF Yves Barral. Toutefois, cette astuce n’a fonctionné que dans des cellules contenant les deux condensats, à savoir les condensats Whi3 et les corps P. "L’interaction entre les deux condensats est donc décisive", conclut Barral.
Décision active contre l’appariement
Les condensats ont également conduit à la décision d’interrompre les tentatives d’accouplement. Les jeunes cellules de levure s’accouplent en s’envoyant des signaux à l’aide de certaines substances attractives (phéromones). Dès qu’elles se perçoivent mutuellement, elles décident de ne plus se diviser, mais de former des prolongements d’accouplement pour fusionner avec une autre cellule de levure. Jusqu’à présent, la recherche supposait que les vieilles cellules de levure étaient stériles et ne réagissaient pas aux phéromones des partenaires d’accouplement potentiels.
Les chercheurs de l’EPF ont toutefois constaté que les vieilles cellules réagissent bel et bien aux phéromones. Elles décident toutefois très rapidement d’interrompre leurs tentatives d’accouplement. "Cette décision est due aux condensats. Si nous empêchons leur formation, les vieilles cellules réagissent elles aussi aux phéromones comme les jeunes", souligne Barral.
Dans l’ensemble, ces résultats montrent que ce réseau de condensats contrôle deux décisions très différentes : mettre fin au cycle cellulaire et éviter l’accouplement à un âge avancé. "Les condensats sont comme une sorte de , cellulaire qui permet à la cellule d’évaluer son âge ou la présence de partenaires d’accouplement potentiels afin d’adapter son comportement en conséquence", explique Barral.
Les résultats montrent en outre que les condensats et leurs interactions expliquent comment les molécules de toute la cellule se réunissent pour échanger des informations importantes. "C’est comme si elles s’organisaient en comités moléculaires qui dirigent les décisions de la cellule", ajoute Peskett.
Modifier les décisions par des médicaments
De nombreuses cellules prennent des décisions qui nous sont défavorables en tant qu’individus : Les cellules cancéreuses décident de se multiplier rapidement. Les bactéries décident de se mettre en sommeil lorsqu’elles sont en contact avec des antibiotiques. Et elles se réveillent pour réinfecter l’homme. En vieillissant, nos cellules souches cessent de produire de nouvelles cellules, de sorte que les blessures ne guérissent plus aussi rapidement.
"Ces découvertes offrent une nouvelle approche pour modifier de telles décisions. Des recherches supplémentaires sont toutefois nécessaires, par exemple pour développer des médicaments qui ciblent spécifiquement les condensats, afin que ces connaissances puissent un jour être appliquées en clinique", souligne Barral.
Référence bibliographique
Peskett TR, Farcas AM, Lee SS, Barral Y : A network of P-body and Whi3 condensates adjusts cell fate decisions to cellular context, Molecular Cell 2025 Oct 2;85(19):3661-3676.e8. doi : 10.1016/j.molcel.2025.09.001
