L’organisme humain adulte est constitué d’environ cent mille milliard de cellules réparties en plus de 300 types différents. À chaque seconde, plus de vingt millions de cellules se divisent donnant naissance à de nouvelles générations qui remplaceront les plus anciennes. Les cellules souches sont à la base de ce programme de régénération permanent. Pour assurer ce programme, elles sont soumises à deux modes de division : symétrique qui va donner naissance à deux cellules filles identiques, et asymétrique qui aboutira à deux cellules filles différentes. Malgré leur importance fondamentale pour le maintien de l’homéostasie des tissus, les mécanismes régulant cet équilibre sont très peu connus.

Dans les tissus, les cellules souches vivent dans un microenvironnement spécialisé où elles subissent des contraintes physiques et mécaniques plus ou moins importantes. Est-ce que ces contraintes pourraient jouer un rôle dans le choix du mode de division ?
C’est à cette question que des chercheurs de notre laboratoire se sont attelés. Pour cela, ils ont manipulé la géométrie du microenvironnement grâce à des micro-motifs de fibronectine. Ils ont ainsi confinés et adhérés des cellules souches mésenchymateuses dans des environnements symétriques ou asymétriques. Puis, dans chacune de ces conditions, ils ont étudié la division cellulaire en observant la distribution des brins d’ADN des chromosomes d’une cellule mère entre ses deux cellules filles. En effet, dans une cellule, chaque chromosome est composé d’un brin d’origine et d’un brin copie (issu de la réplication du brin d’origine). Au cours de la division, les deux brins d’ADN sont répliqués, séparés puis répartis entre les deux cellules filles. Les chercheurs ont montré que dans les cellules souches confinées dans un environnement symétrique, les deux types de brin d’ADN sont répartis équitablement entre les deux cellules filles. Par contre, dans le cas de cellules souches confinées dans un environnement asymétrique, le brin d’ADN d’origine va se concentrer dans une des cellules filles et le brin d’ADN copie dans l’autre cellule fille. Cette répartition inégale des brins d’ADN entre les cellules filles est déterminante pour leur avenir. En effet, la cellule fille ayant hérité des brins d’origine restera souche alors que sa sœur se différenciera et se spécialisera en un autre type cellulaire.

Ces résultats montrent que les contraintes physiques jouent un rôle important dans le mode de division des cellules souches. Cette méthode apparaît prometteuse pour maîtriser les capacités régénératrices de ces cellules et orienter le devenir de leur descendance.