Las células a menudo se mueven en grupos. A veces adoptan una estrategia que los lleva a moverse en direcciones antiparalelas, como explica el trabajo del equipo de Física inspirada en la biología en MesoScales dirigido por Pascal Silberzan en el Institut Curie, París.

Así como hay muchas formas de caminar, las células pueden moverse de muchas formas. A menudo en grupos, las células migran durante el desarrollo embrionario o la progresión del tumor. Estas migraciones se ven obstaculizadas por numerosos obstáculos (embarcaciones, fibras musculares o nerviosas o fibras de la matriz extracelular), que a menudo los obligan a moverse en espacios reducidos. Los físicos del equipo de Pascal Silberzan (Institut Curie / CNRS / UPMC) reproducen de forma muy controlada dicho entorno, para comprender mejor estos comportamientos celulares colectivos, con resultados a veces sorprendentes ...

Desplazamientos antiparalelos

"En muchos tejidos biológicos, las células están en alta densidad en un espacio físico limitado. Reproducimos este confinamiento utilizando técnicas de microfabricación, ", explica Pascal Silberzan. Estos modelos in vitro permiten confinar un conjunto de células alargadas en pistas cuyo ancho varía desde un tamaño celular hasta más de un milímetro. En colaboración con un equipo del Instituto Francis Crick de Gran Bretaña, El equipo de Pascal Silberzan ha evidenciado varios comportamientos, dependiendo del ancho de la pista:

• En pistas de más de 50 µm de ancho, las celdas se alinean entre sí y forman espontáneamente un ángulo con la dirección de la pista. Al mismo tiempo, las celdas cercanas a los bordes se mueven colectivamente en direcciones opuestas, de manera antiparalela.
• En pistas más estrechas que este umbral de 50 µm (pero siempre mucho más anchas que el tamaño de una celda), las células se alinean perfectamente con la dirección de la banda y los desplazamientos antiparalelos desaparecen.

"Se han observado desplazamientos celulares antiparalelos durante el desarrollo embrionario o la evolución del tumor, pero no se entendió ni el mecanismo ni la función, "añade Guillaume Duclos, un doctorado estudiante en el momento del estudio. En otras palabras, si el movimiento general de las células se dirige desde el tumor al entorno externo, algunas de las células también migran en la dirección opuesta, es decir, hacia el tumor.

La hidrodinámica de los fluidos activos proporciona un marco para explicar este fenómeno. Esta teoría física permite comprender cómo la actividad celular induce movimientos antiparalelos en pistas amplias. También explica la transición entre la fase en la que las células forman un ángulo con la pista y desarrollan flujos antiparalelos, y la fase sin estas características:Es una transición mecánica controlada por la actividad celular. "Esta teoría física es muy general, se basa en la naturaleza activa de las células, sobre simetrías y sobre las leyes de conservación del sistema ", explica el teórico Carles Blanch-Mercader, luego Ph.D. alumno del equipo Enfoques físicos de problemas biológicos. Por tanto, proporciona un mecanismo muy genérico para la interpretación de las correspondientes observaciones in vivo.

La interfaz entre la física y la biología una vez más arroja luz sobre un mecanismo celular que hasta ahora no se ha entendido bien. en este caso, desplazamientos celulares inesperados que van en contra de la migración colectiva.