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La percée des années 1960 : comment le virus Sendai a-t-il changé le monde de la fusion cellulaire
La fusion cellulaire est un processus cellulaire important dans lequel plusieurs cellules dotées d'un seul noyau se réunissent pour former une cellule multinucléée appelée syncytium. Ce phénomène se produit lors de la différenciation des myoblastes, des ostéoclastes et des cellules trophoblastiques, ainsi que lors de l'embryogenèse et de la morphogenèse. La fusion cellulaire est une étape cruciale dans la maturation cellulaire, garantissant que les cellules continuent à conserver leurs fonctions spécifiques pendant la croissance.
Revue historique
En 1839, Theodor Schwann a développé la théorie selon laquelle la vie est composée de cellules dans son livre « Microscopique Investigations », proposant que des cellules discrètes constituent la base de la vie. L'observation de Schwann selon laquelle les parois cellulaires et les cavités de certaines cellules ont fusionné a fourni le premier indice que les cellules pourraient fusionner. Cependant, ce n’est que dans les années 1960 que les biologistes cellulaires ont fusionné intentionnellement des cellules pour la première fois. Ils ont combiné des cellules de souris isolées et utilisé le virus Sendai pour induire la fusion des membranes externes des cellules.
Ces cellules hybrides fusionnées contiennent des chromosomes des deux partenaires de fusion et sont appelées syncaryons.
À la fin des années 1960, les biologistes avaient réussi à fusionner des cellules de différents types et espèces en hybrides appelés hétérocaryons, qui conservent au moins deux noyaux séparés. Les travaux ont été dirigés par Henry Harris de l'Université d'Oxford et Niels Ringetts du Karolinska Institutet en Suède. Ils ont suscité un regain d’intérêt pour la fusion cellulaire. Ces cellules hybrides permettent aux biologistes de mieux comprendre comment différents types de cytoplasme affectent la fonction de différents types de noyaux.
Types de fusion cellulaire
La fusion cellulaire peut être divisée en deux catégories : homotypique et hétérotypique. La fusion cellulaire homotypique se produit lorsque des cellules du même type, telles que des ostéoclastes ou des fibres musculaires, fusionnent les unes avec les autres. Lorsque les noyaux de deux cellules fusionnent, une cellule syncaryote en résulte. Les cellules hétérocaryotes résultantes peuvent être reproduites sur plusieurs générations. La fusion cellulaire hétérotypique se produit entre différents types de cellules et aboutit à des cellules syncaryotes, par exemple la fusion de cellules dérivées de la moelle osseuse (BMDC) avec des cellules provenant d'autres organes.
Méthodes de fusion cellulaire
Les biologistes cellulaires et les biophysiciens utilisent actuellement quatre méthodes principales de fusion cellulaire. Ces méthodes comprennent l'électrofusion, la fusion de cellules à arc d'alcool polyvinylique, la fusion induite par le virus Sendai et la nouvelle fusion de plasma thermique à commande optique.
L'électrofusion représente certaines des technologies les plus innovantes de la biologie moderne.
Le processus d'électrofusion consiste à mettre deux cellules en contact par électrophorèse, puis à appliquer une tension d'impulsion pour favoriser la fusion des membranes cellulaires. L'alcool polyvinylique est très efficace, mais sa toxicité est relativement élevée. Le virus Sendai induit une fusion à différents stades de température, et l'effet de fusion à chaque stade est également différent. La technologie du plasma thermique récemment développée permet la fusion cellulaire dans différentes conditions tampons, ce qui offre des possibilités de recherche complètement nouvelles.
Application en thérapie humaine
À mesure que la demande de transplantation d'organes et de tissus augmente, la fusion cellulaire attire de plus en plus l'attention en tant que traitement potentiel. Les biologistes commencent à explorer le rôle potentiel de la fusion cellulaire dans la réparation des tissus après un dommage. Même si les défis sont nombreux, si ces difficultés peuvent être surmontées, le potentiel thérapeutique de la fusion cellulaire ne peut être sous-estimé.
Rôle dans les cellules végétales
Chez les plantes, la fréquence de fusion cellulaire est bien inférieure à celle des cellules eucaryotes, mais les cellules végétales ont également leurs propres modes de fusion. Les parois cellulaires des cellules végétales s'amincissent avant de fusionner ou de former des ponts entre les cellules, et des phénomènes similaires se produisent même lors de la fusion des gamètes.
Rôle dans la progression du cancer
La fusion cellulaire est également devenue un sujet d'intérêt dans la recherche sur le cancer. En raison de la fusion de nombreux types de cellules différents, des cellules polyploïdes peuvent être produites. Ces cellules peuvent devenir instables en raison des différentes combinaisons de gènes qu'elles portent, entraînant l'apparition de maladies. La fusion de cellules dérivées de la moelle osseuse et de cellules tumorales malignes confère à ces cellules cancéreuses une plus grande capacité à se propager.
Fusion cellulaire chez les micro-organismes
Chez les champignons, les amibes et les bactéries, la fusion cellulaire prend chacune sa propre forme spécialisée. Par exemple, dans le cycle sexuel fongique, la fusion cellulaire (plasmogamie) est le processus de fusion du cytoplasme de deux cellules.
Autres utilisations
La technologie de fusion cellulaire peut être utilisée pour étudier le contrôle de la division cellulaire et de l'expression des gènes, explorer la transformation maligne, la réplication virale et même produire des anticorps monoclonaux.
Dans l'ensemble, le développement de la fusion virus-cellule de Sendai repousse non seulement les frontières de la biologie, mais jette également un nouvel éclairage sur le potentiel de la médecine et de la biotechnologie. En tant que domaine de plus en plus important, la fusion cellulaire apportera-t-elle des changements révolutionnaires à la santé humaine à l’avenir ?
