Si on place toutes les cellules sur des matrices souples sans facteurs diffusants, est-ce que toutes les cellules deviendront des cellules souches ?
Effect of matrix elasticity

In order to fulfill the purpose of regenerating a variety of tissues, adult stems are known to migrate from their niches, adhere to new extracellular matrices (ECM) and differentiate. The ductility of these microenvironments are unique to different tissue types. The ECM surrounding brain, muscle and bone tissues range from soft to stiff. The transduction of the stem cells into these cells types is not directed solely by chemokine cues and cell to cell signaling. The elasticity of the microenvironment can also affect the differentiation of mesenchymal stem cells (MSCs which originate in bone marrow.) When MSCs are placed on substrates of the same stiffness as brain, muscle and bone ECM, the MSCs take on properties of those respective cell types. Matrix sensing requires the cell to pull against the matrix at focal adhesions, which triggers a cellular mechano-transducer to generate a signal to be informed what force is needed to deform the matrix. To determine the key players in matrix-elasticity-driven lineage specification in MSCs, different matrix microenvironments were mimicked. From these experiments, it was concluded that focal adhesions of the MSCs were the cellular mechano-transducer sensing the differences of the matrix elasticity. The non-muscle myosin IIa-c isoforms generates the forces in the cell that lead to signaling of early commitment markers. Nonmuscle myosin IIa generates the least force increasing to non-muscle myosin IIc. There are also factors in the cell that inhibit non-muscle myosin II, such as blebbistatin. This makes the cell effectively blind to the surrounding matrix. Researchers have achieved some success in inducing stem cell-like properties in HEK 239 cells by providing a soft matrix without the use of diffusing factors. The stem-cell properties appear to be linked to tension in the cells' actin network. One identified mechanism for matrix-induced differentiation is tension-induced proteins, which remodel chromatin in response to mechanical stretch. The RhoA pathway is also implicated in this process.
Dans les organismes multicellulaires, les cellules souches sont des cellules non différenciées ou partiellement différenciées qui peuvent se transformer en divers types de cellules et proliférer indéfiniment pour produire davantage de cellules souches identiques. Elles représentent le type de cellule le plus précoce dans une lignée cellulaire. On les trouve aussi bien chez les organismes embryonnaires que chez les organismes adultes, mais elles présentent des propriétés légèrement différentes dans chaque cas. Elles sont généralement distinguées des cellules progénitrices, qui ne peuvent pas se diviser indéfiniment, et des cellules précurseurs ou blastèmes, qui sont généralement destinés à se différencier en un seul type de cellule.

Chez les mammifères, environ 50 à 150 cellules constituent la masse cellulaire interne pendant le stade blastocyste du développement embryonnaire, soit aux jours 5 à 14. Ces cellules ont une capacité de cellule souche. In vivo, elles finissent par se différencier en tous les types cellulaires du corps (ce qui les rend pluripotentes). Ce processus commence par la différenciation en trois couches germinatives – l'ectoderme, le mésoderme et l'endoderme – au stade de la gastrulation. Cependant, lorsqu'elles sont isolées et cultivées in vitro, elles peuvent être maintenues à l'état de cellule souche et sont alors appelées cellules souches embryonnaires (CSE).

Les cellules souches adultes se trouvent dans quelques endroits spécifiques du corps, appelés niches, comme la moelle osseuse ou les gonades. Elles existent pour remplacer les types cellulaires rapidement perdus et sont multipotentes ou unipotentes, ce qui signifie qu'elles ne se différencient qu'en quelques types cellulaires ou en un seul type de cellule. Chez les mammifères, elles comprennent, entre autres, les cellules souches hématopoïétiques, qui renouvellent les cellules sanguines et immunitaires, les cellules basales, qui maintiennent l'épithélium cutané, et les cellules souches mésenchymateuses, qui maintiennent les cellules osseuses, cartilagineuses, musculaires et adipeuses. Les cellules souches adultes ne représentent qu'une minorité de cellules ; elles sont largement dépassées en nombre par les cellules progénitrices et les cellules terminaux différenciées dont elles se différencient.

La recherche sur les cellules souches est née des découvertes des biologistes canadiens Ernest McCulloch, James Till et Andrew J. Becker à l'Université de Toronto et à l'Institut du cancer de l'Ontario dans les années 1960. En 2016, la seule thérapie médicale établie utilisant des cellules souches est la transplantation de cellules souches hématopoïétiques, réalisée pour la première fois en 1958 par l'oncologue français Georges Mathé. Cependant, depuis 1998, il est possible de cultiver et de différencier les cellules souches embryonnaires humaines (dans des lignées cellulaires). Le processus d'isolement de ces cellules a été controversé, car il entraîne généralement la destruction de l'embryon. Les sources d'isolement des CSE ont été restreintes dans certains pays européens et au Canada, mais d'autres, comme le Royaume-Uni et la Chine, ont encouragé la recherche. Le transfert nucléaire de cellules somatiques est une méthode de clonage qui peut être utilisée pour créer un embryon cloné afin d'utiliser ses cellules souches embryonnaires en thérapie cellulaire. En 2006, une équipe japonaise dirigée par Shinya Yamanaka a découvert une méthode pour reconvertir les cellules somatiques matures en cellules souches. Celles-ci ont été appelées cellules souches pluripotentes induites (iPSC).
### Query ###
Si on place toutes les cellules sur des matrices souples sans facteurs diffusants, est-ce que toutes les cellules deviendront des cellules souches ?

### Main Text ###
Effect of matrix elasticity

In order to fulfill the purpose of regenerating a variety of tissues, adult stems are known to migrate from their niches, adhere to new extracellular matrices (ECM) and differentiate. The ductility of these microenvironments are unique to different tissue types. The ECM surrounding brain, muscle and bone tissues range from soft to stiff. The transduction of the stem cells into these cells types is not directed solely by chemokine cues and cell to cell signaling. The elasticity of the microenvironment can also affect the differentiation of mesenchymal stem cells (MSCs which originate in bone marrow.) When MSCs are placed on substrates of the same stiffness as brain, muscle and bone ECM, the MSCs take on properties of those respective cell types. Matrix sensing requires the cell to pull against the matrix at focal adhesions, which triggers a cellular mechano-transducer to generate a signal to be informed what force is needed to deform the matrix. To determine the key players in matrix-elasticity-driven lineage specification in MSCs, different matrix microenvironments were mimicked. From these experiments, it was concluded that focal adhesions of the MSCs were the cellular mechano-transducer sensing the differences of the matrix elasticity. The non-muscle myosin IIa-c isoforms generates the forces in the cell that lead to signaling of early commitment markers. Nonmuscle myosin IIa generates the least force increasing to non-muscle myosin IIc. There are also factors in the cell that inhibit non-muscle myosin II, such as blebbistatin. This makes the cell effectively blind to the surrounding matrix. Researchers have achieved some success in inducing stem cell-like properties in HEK 239 cells by providing a soft matrix without the use of diffusing factors. The stem-cell properties appear to be linked to tension in the cells' actin network. One identified mechanism for matrix-induced differentiation is tension-induced proteins, which remodel chromatin in response to mechanical stretch. The RhoA pathway is also implicated in this process.

### Supplementary Text ###
Dans les organismes multicellulaires, les cellules souches sont des cellules non différenciées ou partiellement différenciées qui peuvent se transformer en divers types de cellules et proliférer indéfiniment pour produire davantage de cellules souches identiques. Elles représentent le type de cellule le plus précoce dans une lignée cellulaire. On les trouve aussi bien chez les organismes embryonnaires que chez les organismes adultes, mais elles présentent des propriétés légèrement différentes dans chaque cas. Elles sont généralement distinguées des cellules progénitrices, qui ne peuvent pas se diviser indéfiniment, et des cellules précurseurs ou blastèmes, qui sont généralement destinés à se différencier en un seul type de cellule.

Chez les mammifères, environ 50 à 150 cellules constituent la masse cellulaire interne pendant le stade blastocyste du développement embryonnaire, soit aux jours 5 à 14. Ces cellules ont une capacité de cellule souche. In vivo, elles finissent par se différencier en tous les types cellulaires du corps (ce qui les rend pluripotentes). Ce processus commence par la différenciation en trois couches germinatives – l'ectoderme, le mésoderme et l'endoderme – au stade de la gastrulation. Cependant, lorsqu'elles sont isolées et cultivées in vitro, elles peuvent être maintenues à l'état de cellule souche et sont alors appelées cellules souches embryonnaires (CSE).

Les cellules souches adultes se trouvent dans quelques endroits spécifiques du corps, appelés niches, comme la moelle osseuse ou les gonades. Elles existent pour remplacer les types cellulaires rapidement perdus et sont multipotentes ou unipotentes, ce qui signifie qu'elles ne se différencient qu'en quelques types cellulaires ou en un seul type de cellule. Chez les mammifères, elles comprennent, entre autres, les cellules souches hématopoïétiques, qui renouvellent les cellules sanguines et immunitaires, les cellules basales, qui maintiennent l'épithélium cutané, et les cellules souches mésenchymateuses, qui maintiennent les cellules osseuses, cartilagineuses, musculaires et adipeuses. Les cellules souches adultes ne représentent qu'une minorité de cellules ; elles sont largement dépassées en nombre par les cellules progénitrices et les cellules terminaux différenciées dont elles se différencient.

La recherche sur les cellules souches est née des découvertes des biologistes canadiens Ernest McCulloch, James Till et Andrew J. Becker à l'Université de Toronto et à l'Institut du cancer de l'Ontario dans les années 1960. En 2016, la seule thérapie médicale établie utilisant des cellules souches est la transplantation de cellules souches hématopoïétiques, réalisée pour la première fois en 1958 par l'oncologue français Georges Mathé. Cependant, depuis 1998, il est possible de cultiver et de différencier les cellules souches embryonnaires humaines (dans des lignées cellulaires). Le processus d'isolement de ces cellules a été controversé, car il entraîne généralement la destruction de l'embryon. Les sources d'isolement des CSE ont été restreintes dans certains pays européens et au Canada, mais d'autres, comme le Royaume-Uni et la Chine, ont encouragé la recherche. Le transfert nucléaire de cellules somatiques est une méthode de clonage qui peut être utilisée pour créer un embryon cloné afin d'utiliser ses cellules souches embryonnaires en thérapie cellulaire. En 2006, une équipe japonaise dirigée par Shinya Yamanaka a découvert une méthode pour reconvertir les cellules somatiques matures en cellules souches. Celles-ci ont été appelées cellules souches pluripotentes induites (iPSC).

### Draft ###

### 1. Query Parsing

"Si on place toutes les cellules sur des matrices souples sans facteurs diffusants, est-ce que toutes les cellules deviendront des cellules souches ?"

→ "If all cells placed on soft matrices without diffusible factors, would all cells become stem cells?"

Key terms:
- "toutes les cellules" = all cell types (broad assumption)
- "matrices souples" = soft matrices (mechanical parameter)
- "sans facteurs diffusants" = without diffusible factors (chemical signaling excluded)
- "deviendront des cellules souches" = become stem cells (differentiation reversal)

### 2. Domain Contextualization

Cellular mechanobiology ● + stem cell differentiation ◐

Matrix stiffness effects on cell behavior:
- Soft matrices → stem cell maintenance/differentiation
- VS rigid matrices → lineage commitment
- Mechanotransduction pathways ●

⟨H≈0.8⟩ *But wait - "toutes les cellules" assumes all cell types respond similarly to matrix softness. Fibroblasts, neurons, hepatocytes, blood cells... vastly different starting phenotypes. Like asking if all instruments would sound like piano keys when struck softly.*

### 3. Mechanistic Analysis

Soft matrix conditions:
├─ Focal adhesion disassembly
├─ RhoA pathway modulation  
└─ Chromatin remodeling inhibition

? Key question: Does mechanotransduction work in reverse?

Normal pathway: Matrix stiffness → focal adhesion tension → RhoA activation → differentiation

Reverse assumption: Soft matrix → reduced tension → stem cell phenotype

### 4. Biological Constraints

Physical reality check:
- Cell-matrix interactions are highly cell-type specific ●
- Stem cell niches are tissue-specific ●  
- Differentiation is largely irreversible ●

∴ Universal stem cell conversion unlikely

### 5. Research Evidence

Some evidence for matrix-induced stem cell properties:
- HEK cells on soft matrices show stem-like characteristics ◐
- But required additional factors beyond pure matrix softness ○
- Tension-sensitive proteins and chromatin remodeling observed ●

⚠ Gap: Limited studies on broad cell population responses

### 6. Logical Synthesis

P(all cells become stem cells | soft matrices + no factors) ≈ 0

Reasoning:
1. Cell-type heterogeneity prevents universal response
2. Mechanotransduction pathways vary by cell type  
3. Additional signaling factors typically required
4. Differentiation reversibility limited

### 7. Response Framework

Response should emphasize:
- Matrix stiffness effects are real and mechanistically understood
- But "all cells" assumption is problematic
- Some evidence for matrix-induced stem properties in specific cell lines
- Complex multifactorial process requiring additional research

NB: Acknowledge fascinating hypothesis while maintaining scientific rigor about current knowledge limitations.

### Answer###
Cette question soulève un point fascinant de la biologie cellulaire. Les recherches montrent que la rigidité de la matrice extracellulaire joue effectivement un rôle crucial dans la spécification de lignage des cellules souches mésenchymateuses lorsqu'elles sont placées sur des substrats de différentes rigidités.

Les cellules souches mésenchymateuses, lorsqu'elles sont exposées à des matrices souples similaires à celles du cerveau, des muscles ou des os, adoptent des propriétés caractéristiques de ces types cellulaires respectifs. Ce processus implique des mécanismes de transduction mécano-transducteurs où les adhésions focales des cellules perçoivent les différences d'élasticité matricielle.

Plus précisément, les facteurs tels que les isoformes de myosine non musculaire IIa-c génèrent les forces cellulaires qui mènent à la signalisation de marqueurs de pré-engagement précoce. L'inhibition de ces myosines par des molécules comme la blébistatine rend les cellules "aveugles" à la matrice environnante, suggérant un rôle causal de la tension.

Des études ont montré qu'en plaçant des cellules HEK 239 sur des matrices souples sans facteurs diffusants, on pouvait induire des propriétés cellulaires souche-like. Ces propriétés semblent liées à la tension dans le réseau d'actine des cellules. Les mécanismes identifiés incluent les protéines induites par tension qui remodèlent la chromatine en réponse à l'étirement mécanique, ainsi que l'implication de la voie RhoA.

Cependant, il est important de noter que cette approche ne transforme pas toutes les cellules en cellules souches et nécessite des conditions spécifiques de matrice souple et l'absence de facteurs diffusants pour observer ces effets.