Comment les cellules ressentent les forces

Nos cellules se modifient constamment, elle réagissent à des stimuli de toutes sortes. Lorsque la peau est étirée, elle devient plus longue. Quand le corps vieillit, des rides apparaissent – sur le front, autour des yeux, aux coins de la bouche. En cas de tumeurs aussi, la constitution des tissus change. Ainsi, le cancer du sein peut par exemple être diagnostiqué via la palpation d’une masse durcie. « Les cellules sont dotées d’un pouvoir de transformation incroyable », affirme Sara Wickström. « Je me suis demandé : comment cela fonctionne-t-il au niveau moléculaire ? » 

Cette question a conduit cette médecin et biologiste cellulaire finlandaise à une découverte fondamentale : les cellules peuvent ressentir d’une certaine façon les forces mécaniques telles que la pression, la traction ou l’étirement. Ces forces agissent jusque dans le noyau des cellules et peuvent y influencer les gênes actifs. Wickström est donc considérée comme l’une des fondatrices d’un nouveau champ de recherche, la mécanobiologie du noyau cellulaire. Elle est directrice à l’Institut Max Planck de biomédecine moléculaire de Münster et directrice de recherche à la faculté de médecine de l’université d’Helsinki. En récompense de ses travaux, elle se verra décerner, le 18 septembre 2026 à l’hôtel de ville de Hambourg, le prix Körber pour la science européenne de cette année. 

Quand l’étirement modifie les gènes 

Pour Wickström, tout a commencé par des expériences simples. « J’ai étiré des cultures cellulaires épidermiques en laboratoire afin de comprendre ce qui se passe. » Les cellules cutanées se prêtaient particulièrement bien à cette expérience : elles sont constamment soumises à des forces mécaniques et doivent y réagir. 

Ensuite, Wickström a observé quels gênes étaient actifs dans les cellules étirés. Là, elle a découvert des modifications fondamentales. La contrainte mécanique avait apparemment eu des répercussions sur la chromatine, c’est-à-dire la structure dans laquelle le génome est organisé au sein du noyau cellulaire. Elle est composée d’ADN et de protéines et détermine quelles portions de l’ADN sont accessibles à la cellule. Toute modification de la chromatine peut entraîner l’activation ou la désactivation de gènes. « Je me souviens de ce moment, quand j’ai analysé les résultats », raconte-t-elle. « J’ai réalisé que j’avais fait une découverte majeure. » 

Depuis, Wickström et d’autres chercheurs essaient de mieux comprendre ces mécanismes. « Nous avons commencé par des expériences sur des cultures cellulaires », explique-t-elle. « Nous devons maintenant découvrir comment de vrais tissus réagissent. » Ce faisant, il devient évident que les modifications mécaniques jouent un rôle notamment dans le vieillissement et le cancer. Avec l’âge, les tissus ont tendance à se raidir et à perdre de leur élasticité ; les tumeurs modifient elles aussi leur environnement mécanique. « Nous avons montré que les forces mécaniques influencent réellement l’expression génique dans ces scénarios. » 

Le rapport entre le vieillissement ou le cancer et la mécanique 

Ce nouveau domaine de recherche qu’est la mécanobiologie du noyau cellulaire réunit deux passions de Wickström : la biologie cellulaire et la physique. Elle a étudié la médecine à l’université de Helsinki et a travaillé dans des cliniques, ce qui façonne son regard sur la complexité et la diversité des maladies telles que le cancer. « Même pour un même type de tumeur, celle-ci varie légèrement d’un patient à l’autre », explique-t-elle.  

Aujourd’hui, son laboratoire étudie comment les forces mécaniques contribuent à cette diversité. « Nous voulons déterminer ce qui provoque la transformation des cellules et dans quelle mesure l’évolution d’une maladie peut s’expliquer en partie par des forces mécaniques. » Les chercheurs souhaitent ainsi mettre au point de nouveaux outils de diagnostic. 

Des connaissances fondamentales à l’application médicale 

Grâce à la dotation du prix Körber, Wickström souhaite mener des recherches pour déterminer si les cellules disposent d’une sorte de mémoire. « Les cellules réagissent aux forces extérieures au niveau de l(expression génique et de la chromatine », explique la chercheuse. « Nous voulons comprendre si les cellules et les tissus gardent en mémoire ces effets – et si ceux-ci influencent leur développement futur. » L’objectif est ainsi de déterminer si ces mécanismes permettent de prévenir ou de traiter la cicatrisation des tissus. 

Les autres applications possibles de ces travaux de recherche dans le domaine thérapeutique sont multiples, allant du cancer aux maladies liées à l'âge. « Même dans une peau saine, les cellules subissent constamment des mutations », explique Wickström, « notamment sous l’effet des rayons UV ». Les mutations peuvent déclencher un cancer, mais ce n’est pas dans les cellules mutées elles-mêmes que le cancer se développe. « La question est donc : existe-t-il des stimuli mécaniques qui contribuent à déclencher une modification de la cellule – et qui font ainsi partie de la maladie ? » 

Tout a commencé par des travaux de recherche en biologie cellulaire menés en laboratoire, qui ont abouti à des découvertes majeures il y a une dizaine d’années. En 2025, Wickström a fondé la start-up MultivisionDx avec deux collaborateurs de son laboratoire. L’entreprise souhaite analyser des images microscopiques de tissus à l’aide de l’IA afin de développer des outils de diagnostic du cancer.  

« Cela montre à quel point il est important de soutenir la recherche fondamentale », déclare Wickström. Les processus scientifiques sont longs, et rares sont les entreprises privées qui financeraient ce type de recherche pendant de nombreuses années. « Mais au final, ce sont ces découvertes fondamentales qui peuvent déboucher sur des innovations médicales. »