Charlotte Kirchhelle, aux arêtes du vivant

En 2021, alors qu’elle est installée à Oxford à la tête de sa première équipe, Charlotte Kirchhelle fait le choix de rejoindre le RDP. « C'était un peu risqué, mais je l'ai fait pour la qualité de la science », confie-t-elle. Elle y développe depuis son approche mêlant biologie et physique pour comprendre la morphogenèse des plantes.

Là où beaucoup s’intéressent aux gènes, Charlotte Kirchhelle adopte une approche multi-échelle, reliant ce qui se joue du niveau moléculaire à la forme finale. Sa réponse passe par un objet longtemps négligé : les arêtes, à la jonction de plusieurs cellules, qui concentrent les contraintes mécaniques. Son équipe a montré qu’elles ne sont pas de simples zones de contact, mais des lieux actifs. Certaines protéines s’y accumulent, détectent les contraintes et permettent aux cellules d’ajuster leur croissance. Quand ce mécanisme est perturbé, les cellules perdent leur coordination. La croissance devient moins orientée et l’organisation du tissu se désorganise.

Ses recherches interdisciplinaires ouvrent aujourd’hui une autre question. Aux arêtes se concentrent aussi d’autres protéines clés pour la morphogenèse – impliquées dans le cytosquelette, les connexions entre cellules ou la signalisation. Ce qui intrigue la chercheuse, c’est cette accumulation spécifique. Son hypothèse est que les contraintes mécaniques exercées sur les cellules pourraient suffire à y concentrer ces molécules. Aucun signal biologique dédié, mais une conséquence de la géométrie et des forces en jeu.

Ce principe, son équipe commence à l’observer dans d’autres organismes, comme les algues brunes, pourtant très éloignées des plantes. Des molécules remplissant des fonctions analogues s’y accumulent aux mêmes endroits. De quoi suggérer que la physique pourrait aussi contribuer à organiser le vivant sans « instruction » biologique explicite.