Une nouvelle règle pour comprendre l’orientation des divisions cellulaires

Quand la forme de la cellule ne suffit plus à prédire l’orientation de la division

L’orientation des divisions cellulaires joue un rôle essentiel dans l’organisation, la croissance et le bon fonctionnement des tissus. Depuis les travaux d’Oscar Hertwig à la fin du XIXᵉ siècle, il est généralement admis qu’une cellule se divise préférentiellement selon son axe le plus long. Cette « règle de Hertwig » établit ainsi un lien direct entre la forme d’une cellule et l’orientation de sa division. Mais que se passe-t-il dans un tissu très dense, lorsque les cellules sont fortement contraintes par leurs voisines et que leur forme ne permet plus de déterminer clairement un axe privilégié ?

Dans une étude publiée dans Nature Communications, les scientifiques montrent que, dans ces conditions, l’état mécanique du tissu prédit mieux l’orientation des divisions que la géométrie cellulaire. Plus précisément, les cellules tendent à orienter leur division selon l’axe le long duquel les contraintes mécaniques sont les plus fortes. L’équipe propose ainsi une nouvelle règle, appelée « règle de la contrainte principale », qui prolonge celle de Hertwig en prenant en compte l’anisotropie des contraintes mécaniques. Cette règle permet notamment de prédire l’orientation des divisions dans des tissus denses ou soumis à une compression mécanique, des situations dans lesquelles la règle classique de l’axe long devient insuffisante.

Pour parvenir à ces résultats, les scientifiques ont combiné des mesures directes des forces et des méthodes d’inférence, qui permettent d’estimer les contraintes à partir de ces forces. Ils ont également réalisé des expériences sur des lignées de cellules épithéliales cultivées in vitro et sur des organoïdes intestinaux étudiés ex vivo, des structures reproduisant certaines caractéristiques de l’intestin. Ces approches ont été associées à des modèles théoriques issus de la physique de la matière active et des gels actifs, qui décrivent des systèmes capables de produire leurs propres forces grâce à une consommation d’énergie. Les résultats convergent : l’orientation des contraintes prédit de manière robuste la direction des divisions, pour différents types cellulaires et différentes densités de tissu.

Des contraintes qui influencent aussi le moment de la division

L’étude met également en évidence un second mécanisme. Les contraintes mécaniques ne déterminent pas seulement l’orientation des divisions : leur anisotropie influence également le moment auquel les cellules se divisent.
L’organisation des contraintes dans le tissu et leur caractère directionnel peuvent accélérer la progression du cycle cellulaire. En retour, la cytocinèse (l’étape finale de la division au cours de laquelle une cellule mère se sépare en deux cellules filles) contribue à dissiper cette anisotropie mécanique. Il existe donc un mécanisme de rétroaction entre contraintes mécaniques et prolifération cellulaire : l’anisotropie des contraintes favorise la progression vers la division, tandis que la division elle-même contribue à réduire cette anisotropie.

Les scientifiques proposent de décrire ce fonctionnement comme un « mécanostat ». À l’image d’un thermostat qui régule la température d’une pièce, ce mécanisme permettrait au tissu d’ajuster sa prolifération en fonction de son état mécanique et de rééquilibrer ses contraintes internes.

Une nouvelle lecture de la croissance des tissus

Ces résultats conduisent à revisiter deux principes importants de la biologie des épithéliums, les tissus qui recouvrent la surface du corps et tapissent les organes et les cavités internes.
Ils prolongent d’abord la règle de Hertwig en proposant un principe fondé sur les contraintes mécaniques pour expliquer l’orientation des divisions lorsque la forme cellulaire ne suffit plus à la prédire.
Ils enrichissent également les modèles de maintien de l’équilibre des tissus, qui reposent souvent sur l’idée que la tension mécanique favorise la prolifération, tandis qu’une forte densité cellulaire ou une compression l’inhibe. Les nouveaux résultats suggèrent qu’il faut aussi considérer la répartition des contraintes selon les directions : une contrainte anisotrope peut accélérer le cycle cellulaire, tandis que la division contribue à rééquilibrer l’état mécanique du tissu.
Ce couplage entre forces mécaniques, cycle cellulaire et orientation des divisions offre ainsi un nouveau cadre pour comprendre comment les tissus contrôlent leur architecture et leur croissance.

Figure : Règle de la contrainte principale : les contraintes mécaniques anisotropes dans le tissu (en rouge sur le dessin) contrôlent l'orientation des divisions cellulaires (en vert sur le dessin). En retour, une fois la division complétée, la réorganisation mécanique qui s'en suit (en bleu sur le dessin) corrige l'anisotropie locale des contraintes initiales, permettant au tissu de s'auto-réguler de manière purement mécanique.

En savoir plus : A principal-stress rule for cell division in epithelia, Anger L, Ma T, Wodrascka F, Schoenit A, Thijssen K, Kailasam Mani S, Fardin MA, Rossé C, Mège RM, Doostmohammadi A, Ladoux B. A principal-stress rule for cell division in epithelia. 
Nature Communications, 23 septembre 2026 DOI: 10.1038/s41467-026-77813-5.