Le corps humain, une machine biologique merveilleuse et complexe, est composé d'environ 60 % d'eau. Bien qu'il soit bien connu que l'eau est essentielle à la vie, sa distribution et son rôle au sein de nos tissus sont beaucoup plus complexes qu'on ne le pensait récemment. Plus de la moitié de cette eau se trouve à l'intérieur des cellules elles-mêmes, mais une partie importante, longtemps négligée par la science, remplit les espaces microscopiques entre elles. Ce liquide dit intercellulaire ou interstitiel, un peu comme la mer qui remplit l'espace entre les grains de sable sur une plage, s'est avéré être un facteur clé dans la détermination des propriétés physiques de nos organes et tissus.

Des ingénieurs du prestigieux Massachusetts Institute of Technology (MIT) ont fait une découverte stupéfiante qui change fondamentalement notre compréhension de la biologie et de la mécanique des tissus. Leur étude, publiée le 21 juin 2025 dans la revue scientifique réputée Nature Physics, a révélé que c'est précisément ce liquide extracellulaire qui joue un rôle crucial dans la manière dont les tissus se comportent sous la pression physique. Cette découverte ouvre des perspectives entièrement nouvelles dans la recherche et le traitement d'affections telles que le vieillissement, le cancer, le diabète et diverses maladies neuromusculaires.

Une révolution dans la compréhension de la mécanique des tissus

Lorsqu'un tissu est pressé, comprimé ou déformé de quelque manière que ce soit, sa capacité d'adaptation, c'est-à-dire sa souplesse, dépend directement de la facilité avec laquelle le liquide s'écoule entre les cellules. Les recherches de l'équipe de Cambridge ont montré que les tissus deviennent plus mous et se détendent plus rapidement, c'est-à-dire qu'ils reviennent à leur état initial, lorsque le flux de liquide interstitiel n'est pas entravé. D'un autre côté, lorsque les cellules sont densément tassées, laissant peu d'espace pour le flux de liquide, le tissu dans son ensemble devient plus rigide, plus dur et considérablement plus résistant à la déformation. Cette prise de conscience représente une rupture significative avec le dogme scientifique antérieur.

En effet, la sagesse conventionnelle a supposé pendant des décennies que les propriétés mécaniques des tissus, telles que l'élasticité et la résistance, dépendaient principalement des structures intracellulaires – le cytosquelette, les protéines et d'autres composants à l'intérieur de la cellule elle-même. L'influence de l'environnement entourant les cellules a été largement sous-estimée ou complètement ignorée. Maintenant, grâce aux travaux des scientifiques du MIT, il est clair que le flux intercellulaire est un mécanisme clé qui détermine la réaction physique des tissus aux forces de l'environnement. Ce concept, connu sous le nom de poroélasticité, est applicable à un large éventail de processus et d'états physiologiques. Il nous aide à comprendre comment les muscles supportent l'effort pendant l'exercice et se remettent de blessures, mais aussi comment l'adaptabilité physique des tissus peut affecter la progression du vieillissement, la propagation des cellules tumorales et le développement d'autres affections médicales.

L'approche expérimentale : Comment l'eau est devenue la star de la recherche

Pour confirmer leur hypothèse, les scientifiques dirigés par le professeur Ming Guo et l'auteur principal de l'étude, le Dr Fan Liu, ont mené une série d'expériences sophistiquées. Leur intérêt pour ce sujet a été suscité par une étude antérieure de 2020, dans laquelle ils ont observé comment le liquide s'écoule du centre d'une tumeur vers ses bords à travers des fissures entre les cellules tumorales individuelles. Ils ont alors découvert que la pression sur la tumeur augmente ce flux intercellulaire, créant une sorte de "tapis roulant" qui peut aider à la propagation des métastases. Cela les a amenés à se demander si ce flux joue un rôle similaire dans les tissus sains et non cancéreux.

"Il est devenu évident que la capacité du liquide à s'écouler entre les cellules a un impact énorme", explique Guo. "Nous avons donc décidé d'étendre la recherche au-delà des tumeurs pour voir comment ce mécanisme affecte la réaction d'autres tissus à la déformation."

Pour les besoins de la recherche, l'équipe a analysé différents types de tissus biologiques, y compris des cellules dérivées du pancréas. En laboratoire, ils ont cultivé de petits amas de tissu, appelés sphéroïdes, chacun mesurant moins d'un quart de millimètre de diamètre et composé d'environ dix mille cellules individuelles. Pour tester ces échantillons microscopiques, l'équipe a dû construire un appareil entièrement nouveau et personnalisé. "Ces échantillons de microtissus se situent dans un 'juste milieu' – trop grands pour être observés avec les techniques de microscopie à force atomique, et trop petits pour les appareils de test de matériaux standard, plus grands", a expliqué Guo. "C'est pourquoi nous avons dû construire le nôtre."

Leur appareil innovant combinait une microbalance ultra-précise, capable de mesurer des changements de poids infimes, avec un moteur pas à pas capable de presser l'échantillon avec une précision nanométrique. La procédure était la suivante : un amas de tissu était placé sur la balance, puis le moteur le pressait de manière contrôlée, l'aplatissant d'une forme sphérique à une forme de crêpe. Au cours de ce processus, la balance enregistrait le changement de poids du tissu pendant qu'il se détendait, et des caméras filmaient l'ensemble du processus de déformation. Une partie cruciale de l'expérience consistait à tester des amas de différentes tailles. Les chercheurs ont émis l'hypothèse que, si la réaction du tissu était conditionnée par le flux de liquide, les plus gros amas mettraient plus de temps à ce que le liquide s'en écoule, et mettraient donc plus de temps à se détendre. Si, en revanche, la réaction dépendait uniquement de la structure interne des cellules, le temps de relaxation devrait être le même quelle que soit la taille de l'échantillon.

Les résultats ont été sans équivoque. Dans une série d'expériences avec différents types et tailles de tissus, ils ont observé une tendance claire et répétitive : plus l'amas était grand, plus il mettait de temps à se détendre. C'était la preuve irréfutable que le flux de liquide intercellulaire domine la réaction mécanique du tissu à la déformation. Des scientifiques de l'Université de Pékin ont également participé à la recherche, confirmant la pertinence mondiale de cette découverte.

Implications pour la médecine et les futures thérapies

Les découvertes issues du laboratoire du MIT, situé dans la ville de Cambridge, ont des implications considérables pour la médecine pratique. L'équipe de scientifiques estime que les résultats pourraient être appliqués à la compréhension d'un large éventail d'états physiologiques. Par exemple, avec le vieillissement, les tissus deviennent plus rigides, en partie à cause de changements dans la matrice extracellulaire qui entravent le flux de liquide. Dans le cas du cancer, une pression accrue à l'intérieur d'une tumeur peut entraîner un flux intercellulaire qui "pousse" littéralement les cellules cancéreuses dans les tissus sains environnants, favorisant l'invasion et la métastase. La compréhension de ce mécanisme pourrait conduire à de nouvelles stratégies pour prévenir la propagation de la maladie.

La vision de l'équipe s'étend à la conception de tissus et d'organes artificiels. Lors de l'ingénierie de tissus artificiels pour la transplantation, les scientifiques pourraient optimiser le flux intercellulaire pour améliorer sa fonction, sa résistance et son intégration dans le corps du receveur. Ils soupçonnent également que ce flux pourrait être utilisé comme une nouvelle voie pour l'administration de nutriments ou de médicaments, que ce soit pour guérir des tissus endommagés ou pour détruire des tumeurs de manière ciblée. "Comme le montre notre travail, l'application d'une pression sur le tissu stimule le flux de liquide", dit Guo. "À l'avenir, nous pouvons envisager de concevoir des méthodes, comme le massage thérapeutique, pour diriger de manière ciblée le flux de liquide afin de transporter des nutriments entre les cellules."

La prochaine étape pour cette équipe de recherche est d'étudier le rôle du flux intercellulaire dans la fonction cérébrale, avec un accent particulier sur les troubles neurodégénératifs comme la maladie d'Alzheimer. "Le flux intercellulaire ou interstitiel dans le cerveau aide à éliminer les déchets métaboliques et à fournir des nutriments", ajoute Liu. "L'amélioration de ce flux dans certains cas pourrait être bénéfique, par exemple, pour nettoyer les plaques amyloïdes caractéristiques de la maladie d'Alzheimer." Cette découverte fondamentale sur l'importance de l'espace entre les cellules ouvre un nouveau chapitre en biologie et en médecine, promettant des avancées dans des domaines jusqu'alors inimaginables.

Source : Massachusetts Institute of Technology