2022-08-19
Auto-assemblage moléculaire reproduisant le mouvement ondulatoire des flagelles, responsables de la motilité des spermatozoïdes
Ces travaux ont permis de concevoir un assemblage de protéines reproduisant spontanément le mouvement ondulatoire d'un flagelle. Ces résultats, parus le 8 août 2022 dans la revue Nature Physics, sont le fruit d'une collaboration internationale menée à l'Institut Curie par une équipe CNRS du Laboratoire physico-chimie Curie[1]. Ce système fournit un exemple remarquable d'auto-organisation de la matière biologique à l'échelle supramoléculaire[2]. Il permettra aussi de répondre à de nombreuses questions portant sur les mécanismes physiques liés à l'ondulation des flagelles, responsables notamment de la motilité des spermatozoïdes.
Certaines de nos cellules disposent à leur surface d'appendices filiformes qui peuvent se mouvoir. C'est le cas dans nos bronches où le battement de nombreux cils permet l'écoulement du mucus, une barrière de protection naturellement présente dans notre organisme. D'autres cellules peuvent être munies d'un flagelle unique, comme les spermatozoïdes. Le flagelle, dont la structure est commune à celle du cil, se déforme lui aussi pour créer un mouvement ondulatoire, responsable de la « nage » du spermatozoïde.
FOCUS : le flagelle, un système couplant filaments et moteurs moléculaires
Un flagelle est constitué d'une structure de filaments parallèles — les microtubules. Des moteurs moléculaires, les dynéines, forment des liens entre les filaments. En se mettant sous tension, ils forcent les filaments à coulisser les uns par rapport aux autres. Ce mouvement, lorsqu'il est bien coordonné, créé des ondulations régulières et rythmées du flagelle. Depuis des décennies, les chercheurs visent à comprendre la manière dont les filaments et les moteurs moléculaires arrivent à s'auto-organiser pour créer ce mouvement régulier dans le temps et dans l'espace.
Un système d'étude innovant
À partir des travaux de l'équipe du CytomorphoLab au CEA de Grenoble, il est devenu possible de polymériser, c'est-à-dire de « construire », des filaments d'actine[3] et de les organiser en réseaux d'architecture prédéfinie. L'équipe « Mécano-sensibilité active des cellules ciliées de l'oreille interne » dirigée par Pascal Martin, directeur de recherche CNRS à l'Institut Curie, utilisait cette méthode d'assemblage de l'actine lorsqu'un phénomène remarquable a été observé : « Mathieu Richard, alors doctorant dans mon équipe sur un tout autre sujet, a assemblé des filaments d'actine dans un bain de myosines, dans le but de tester leur activité. De manière tout à fait inattendue, les filaments se sont rapprochés et ont formé spontanément des faisceaux ondulants comme des flagelles. », raconte le chercheur. C'est la première fois que l'on parvient à observer ce phénomène dans un système « artificiel » d'actine et de myosine.
