Division cellulaire, Fuseau mitotique, Forces, Cytoplasme, Flux, Mécanobiologie

Le cytoplasme des cellules vivantes est constitué de macromolécules et de réseaux de polymères qui lui confèrent des propriétés visqueuses et élastiques dépendant de l'échelle. Bien que le rôle de ces paramètres dans la diffusion moléculaire, la cinétique des réactions et la biochimie cellulaire soit de plus en plus reconnu, leurs contributions au mouvement d'organites plus grands, comme les fuseaux mitotiques, les noyaux ou les astres de microtubules pour la division cellulaire, restent inconnues. Dans cette thèse, en utilisant des pinces magnétiques pour déplacer ou faire pivoter les fuseaux mitotiques dans des embryons d'oursins vivants en développement, nous avons découvert que la matrice du cytoplasme est capable d'appliquer des forces réactives viscoélastiques qui peuvent ramener les fuseaux, ou des objets passifs comme des gouttes d'huile de taille similaire, si leur position d'origine est perturbée. Ces forces sont indépendantes des générateurs de force associés au cytosquelette, mais atteignent néanmoins des centaines de piconewtons et dépendent de l'encombrement du cytoplasme. Les flux de cisaillement induits par la contrainte et le mouvement du fuseau induisent un réarrangement du cytoplasme et dissipent l'énergie élastique, limitant le retour du fuseau avec des implications fonctionnelles pour les divisions asymétriques et orientées. Les forces réactives du cytoplasme dépendent de la forme et de la taille cellulaire avec des conséquences sur la stabilité de la machinerie de division pendant l'embryogénèse. Ces résultats suggèrent que les propriétés matérielles du cytoplasme peuvent constituer des éléments de contrôle importants pour la régulation du positionnement des divisions, de l'organisation cellulaire et du développement des embryons.