Hasard et destinée cellulaire

Randomness and cell fate

École supérieure de physique et chimie industrielle (ESPCI), laboratoire de biochimie, 10, rue Vauquelin, 75005 Paris, France

^* philippe.nghe@espci.fr

Résumé

Les fluctuations thermiques à l’échelle moléculaire génèrent des fluctuations aléatoires d’expression des gènes, qui, lorsqu’elles sont associées à des circuits de différenciation, donnent lieu à une diversification phénotypique à l’échelle de populations de cellules. Dans cette synthèse, nous détaillerons les mécanismes moléculaires à l’origine de cette diversification et illustrerons leurs conséquences dans différents organismes. Chez les bactéries, la diversification phénotypique aléatoire permet d’anticiper des changements de l’environnement, autrement imprévisibles, en particulier d’optimiser les transitions métaboliques et la réponse au stress, induisant par exemple une forme transitoire de résistance aux traitements antibiotiques. Dans les organismes pluricellulaires, des mécanismes similaires permettent la maintenance des tissus sains, tels que les intestins, l’épiderme ou la rétine, mais semblent également jouer un rôle dans l’établissement et la maintenance de l’hétérogénéité tumorale.

Abstract

Thermal fluctuations at the molecular scale cause random fluctuations of gene expression, which, in association with differentiation circuits, can lead to phenotypic diversification in cell populations. In this synthesis article, we detail the mechanisms that generate this diversification and illustrate their consequences in various organisms. In bacteria, random phenotypic diversification allows to anticipate environmental changes that are otherwise unpredictable, in particular during metabolic transitions and stress responses, for example inducing a transient form of antibiotic resistance. In multi-cellular organisms, similar mechanisms allow the maintenance of healthy tissues, such as intestinal crypts, epidermis and retina, but also seem to play a role in establishment and renewal of tumoral heterogeneity.