La taille et le nombre de nos cellules sont régulés de manière à être adaptés à notre croissance et nos fonctions vitales. Cependant, des lacunes subsistent concernant la relation entre ces deux paramètres, dans l’ensemble de l’organisme. Une nouvelle estimation, basée sur 1500 études, révèle que l’homme adulte moyen possède environ 36 000 milliards de cellules et la femme 28 000 milliards. De manière étonnante, la masse totale des petites cellules serait la même que celle des plus grandes.
Chaque type de cellule possède une plage de taille caractéristique qui est maintenue tout au long de notre vie, de l’état d’embryon à l’âge adulte. En raison de cette uniformité en taille, leur nombre varie selon la taille du corps. Plutôt que d’être composées de cellules de plus grande taille, les personnes plus imposantes possèdent un nombre proportionnellement plus grand de cellules. D’un autre côté, la taille des différents types de cellules au sein de notre organisme varie selon 7 ordres de grandeur, allant de celles des globules rouges (les plus petites) à celles des fibres musculaires (les plus grandes). Pour mettre cela en perspective, l’écart de dimension entre ces cellules équivaut à celui séparant une musaraigne d’une baleine bleue !
Pour un même type de cellule, une irrégularité de taille indique souvent un problème pathologique. Cependant, certaines cellules telles que les myocytes, les neurones et les adipocytes peuvent varier en taille selon la zone du corps. Par exemple, les cellules musculaires et sensorielles sont plus petites au niveau du visage qu’au niveau des jambes. La raison est que chaque sous-catégorie est adaptée à des fonctions bien définies. D’autre part, la capacité fonctionnelle d’un tissu donné dépend de sa biomasse totale. Étant donné que la taille de chaque type de cellule est bien définie, les fonctions dépendent ainsi de leur nombre.
Cela soulève les questions suivantes : quelle est la répartition de la taille des cellules dans l’ensemble du corps humain ? Si l’on considère toutes les cellules d’un corps, devrions-nous nous attendre à une distribution log-normale (résultant de la multiplication d’un grand nombre de petits facteurs indépendants) ou à une autre distribution favorisant des tailles et des fonctions particulières ? En effet, « la relation entre la taille et le nombre des cellules n’a jamais été formellement examinée au niveau du corps entier », indiquent les auteurs de la nouvelle étude, affiliés à l’Institut Max Planck (en Allemagne) et à l’Université Mc Gill (au Québec).
Les recherches précédentes se consacrant au nombre de nos cellules suggèrent un total d’environ 30 à 37 000 milliards dans l’ensemble de l’organisme. Certaines vont même jusqu’à 100 000 milliards. Cependant, ces chiffres sont largement approximatifs et les analyses antérieures comportaient d’importantes incohérences.
Une intrigante relation entre la taille et la masse des cellules
Pour leur analyse, les chercheurs de la nouvelle étude — détaillée dans la revue PNAS — ont compilé les données de 1500 sources pertinentes. Les estimations concernaient 400 types de cellules (allant des globules rouges à aux fibres musculaires) et 60 tissus différents. Dans ce cadre, 3 modèles anatomiques ont été considérés : un homme de 70 kilogrammes, une femme de 60 kilogrammes et un enfant de 32 kilogrammes (le poids moyen à 10 ans). L’analyse se base notamment sur un vaste catalogue de masses et de compositions tissulaires, regroupés pour le modèle masculin de référence établi par la Commission internationale de protection radiologique (CIPR). Ensuite, ce repère a été utilisé pour estimer la taille des cellules et leur nombre (à l’exception des neurones, des adipocytes et des myocytes) pour les femmes et les enfants, selon le ratio de masse tissulaire rapporté par l’agence.
« En intégrant l’histologie et l’anatomie existantes sur de larges types de cellules dans tous les principaux tissus, nous espérons que nos données pourront aider à établir une base quantitative pour toutes les cellules du corps humain », expliquent les chercheurs dans leur publication.
D’après les calculs de l’équipe, un homme adulte moyen possède 36 000 milliards de cellules et les femmes et les enfants, 28 000 milliards et 17 000 milliards, respectivement. Toutefois, étant donné que les mensurations varient considérablement d’un individu à l’autre et que le modèle de base est masculin, ces estimations comportent tout de même un certain degré d’incertitude. Néanmoins, « il est peu probable que l’incertitude dans les conversions de la taille des hommes vers le modèle femme et enfant soit significative par rapport à d’autres sources d’erreur dans les données », écrivent-ils.
En outre, il a été observé que le coefficient de variation de la taille ne dépendait pas de la dimension moyenne de toutes les cellules, ce qui suggère la présence d’une homéostasie de taille pour chaque type. Ces découvertes ouvrent la voie à des domaines jusqu’ici inexplorés de la biologie cellulaire.