As células geralmente se movem em grupos. Às vezes, eles adotam uma estratégia que os leva a se mover em direções antiparalelas, conforme explicado pelo trabalho da equipe de Física inspirada na Biologia na MesoScales liderada por Pascal Silberzan no Institut Curie, Paris.

Assim como existem muitas maneiras de caminhar, as células podem se mover de várias maneiras. Freqüentemente em grupos, as células migram durante o desenvolvimento embrionário ou progressão do tumor. Essas migrações são prejudicadas por numerosos obstáculos (embarcações, fibras musculares ou nervosas ou fibras da matriz extracelular), que muitas vezes os forçam a se mover em espaços confinados. Os físicos da equipe de Pascal Silberzan (Institut Curie / CNRS / UPMC) reproduzem de forma muito controlada tal ambiente, para entender melhor esses comportamentos celulares coletivos, com resultados às vezes surpreendentes ...

Deslocamentos antiparalelos

"Em muitos tecidos biológicos, as células estão em alta densidade em um espaço físico limitado. Reproduzimos esse confinamento usando técnicas de microfabricação, "explica Pascal Silberzan. Esses modelos in vitro permitem confinar um conjunto de células alongadas em faixas cuja largura varia de um tamanho celular a mais de um milímetro. Em colaboração com uma equipe do Instituto Francis Crick da Grã-Bretanha, A equipe de Pascal Silberzan evidenciou vários comportamentos, dependendo da largura da pista:

• Em trilhos mais largos que cerca de 50 µm, as células se alinham umas com as outras e formam um ângulo espontâneo com a direção da trilha. Ao mesmo tempo, as células próximas às bordas se movem coletivamente em direções opostas, de forma antiparalela.
• Em trilhas mais estreitas do que este limite de 50 µm (mas sempre muito mais largas do que o tamanho de uma célula), as células se alinham perfeitamente com a direção da banda e os deslocamentos antiparalelos desaparecem.

"Deslocamentos celulares antiparalelos foram observados durante o desenvolvimento embrionário ou evolução do tumor, mas nem o mecanismo nem a função foram compreendidos, "acrescenta Guillaume Duclos, um Ph.D. aluno no momento do estudo. Em outras palavras, se o movimento geral das células for direcionado do tumor para o ambiente externo, algumas das células também migram na direção oposta, ou seja, em direção ao tumor.

A hidrodinâmica de fluidos ativos fornece uma estrutura para explicar esse fenômeno. Essa teoria física permite entender como a atividade celular induz movimentos antiparalelos em trilhas largas. Também explica a transição entre a fase em que as células fazem um ângulo com a trilha e desenvolvem fluxos antiparalelos, e a fase sem essas características:É uma transição mecânica controlada pela atividade celular. "Esta teoria física é muito geral, é baseado na natureza ativa das células, nas simetrias e nas leis de conservação do sistema ", explica o teórico Carles Blanch-Mercader, então Ph.D. aluna da equipe de Abordagens Físicas de Problemas Biológicos. Portanto, fornece um mecanismo muito genérico para a interpretação das observações correspondentes in vivo.

A interface entre a física e a biologia mais uma vez lança luz sobre um mecanismo celular que tem sido mal compreendido até agora, neste caso, deslocamentos celulares inesperados contrariando a migração coletiva.