Las interacciones mecánicas entre células juegan un papel importante en la auto-organización de los tejidos. Sin embargo, la coordinación de estas interacciones en tres dimensiones sigue siendo poco comprendida.
En un estudio publicado en la revista
Nature Physics, científicos utilizando un montaje original de cultivo en tres dimensiones, han mostrado cómo la ruptura de simetría de las polaridades celulares provoca movimiento, verificando así el principio centenario de Curie.
Rotación de dobles celulares, escala 5 mm.
© Linjie Lu, Tristan Guyomar y Daniel Riveline
Las células se dividen, se desplazan, adhieren. Estas dinámicas implican interacciones mecánicas complejas en tres dimensiones. Si bien los actores principales están identificados a nivel molecular, las reglas de auto-organización son poco conocidas hasta la fecha. Esta limitación conlleva la necesidad de desarrollar sistemas simples para determinar los mecanismos principales que dictan estos movimientos.
En este estudio, los científicos desarrollaron un montaje experimental que permitió mostrar el mecanismo implicado. Colocaron parejas de células epiteliales en una matriz tridimensional. Agregados de miosina, en cada una de las dos células, aplican restricciones locales sobre la matriz extracelular y sobre las uniones adherentes entre células, fortaleciendo sus adhesiones locales. Estas distribuciones generan polaridades celulares que rompen la simetría del doblete y provocan su rotación.
"Los elementos de simetría de las causas deben encontrarse en los efectos producidos"
Esta hipótesis fue puesta a prueba experimentalmente. Cuando el agregado de miosina es eliminado localmente mediante ablación con láser, la rotación se detiene. Si se crea un agregado activando localmente la actividad de la GTPasa Rho, el movimiento se modifica de manera previsible. Las dos alteraciones experimentales son reversibles cuando los agregados regresan a su posición de control. Estos resultados muestran que los agregados de miosina conducen esta rotación. De manera sorprendente, la posición de los agregados, las deformaciones de la interfaz y la rotación están acoplados de una manera unívoca.
Estos gradientes de tensión cortical se integraron en un modelo que reproduce la rotación y los diferentes experimentos de manera cuantitativa. Para ir más allá, los investigadores utilizaron el principio de Curie de 1894 que postula que "cuando ciertas causas producen ciertos efectos, los elementos de simetría de las causas deben encontrarse en los efectos producidos". Esta regla se verifica para el doblete con las simetrías de polaridad celular y las simetrías de deformación de las interfaces.
Estos resultados abren nuevas perspectivas para comprender los movimientos de las células de manera general. Podrían permitir predecir las dinámicas de los tejidos en tres dimensiones en condiciones variadas.
Referencia:
Para saber más: Lu et al. (2024). Polarity-driven three-dimensional spontaneous rotation of a cell doublet.
Nature Physics.
Publicado en línea el 13 de mayo de 2024.
Polarity-driven three-dimensional spontaneous rotation of a cell doublet.
Fuente: CNRS INSB