Les microtubules, éléments principaux de l'architecture interne des cellules, ont une rigidité cent fois supérieure aux autres éléments du cytosquelette. Pour cette raison, ils traversent de façon quasi-rectiligne l'espace intracellulaire et servent ainsi de voie de transport pour les protéines entre le centre et la périphérie de la cellule. Leurs propriétés mécaniques n'ont pu être étudiées en détail faute d'outil approprié. Les chercheurs du CEA, du CNRS et de l'Université Grenoble/Alpes ont mis au point un dispositif microfluidique qui permet d'attacher et de faire plier les microtubules. Ils ont découvert qu'au fur et à mesure de la répétition des cycles de contraintes, les microtubules plient de plus en plus mais ne rompent pas. L'application de contraintes externes les rend de plus en plus souples. Leur structure semble donc capable de se réorganiser et de s'adapter aux contraintes. Plus surprenant encore, les microtubules sont capables de retrouver leur rigidité initiale si les contraintes sont interrompues pendant quelques minutes. Ils se sont réparés spontanément.

Les chercheurs ont utilisé des tubulines à différentes concentrations et de différentes couleurs. Ils ont ainsi mis en évidence que la structure quasi-cristalline des microtubules peut contenir des défauts et que ceux-ci constituent des points de faiblesse. C'est à partir de ces points que les filaments se désassemblent sous la contrainte, ce qui rend les microtubules plus souples. A l'inverse, pendant les phases de repos, les filaments peuvent incorporer de nouvelles molécules de tubuline et réparer ainsi la structure endommagée qui retrouve alors sa rigidité d'origine.

Ces travaux novateurs sont une première étape vers une meilleure compréhension du fonctionnement des microtubules. Ceux-ci sont au cœur de la régulation de nombreux processus cellulaires comme la division cellulaire ou l'activité des neurones. Loin de la vision classique selon laquelle les microtubules ne s'assemblent qu'à leurs extrémités, il semble que les mécanismes d'auto-assemblage des filaments qui les constituent offrent tout un ensemble de propriétés mécaniques et biochimiques insoupçonnées, dont la contribution aux multiples fonctions des microtubules reste encore à élucider. Par ailleurs, les microtubules pourraient servir de base à la conception de nouveaux dispositifs pour des applications aussi variées que le textile ou l'électronique du futur.