Nos tutelles


 

Rechercher




Accueil > Équipes > DYnamique des Fluides COmplexes et Morphogénèse > Thèmes de Recherche

Dynamique des objets mous, cellules et tissus

publié le , mis à jour le

Une grande gamme de systèmes biologiques présente un comportement complexe mêlant réponse mécanique active ou passive, motilité, dynamique de croissance ou interactions biologiques (transmigration de cellules cancéreuses durant la métastase par exemple). Pour comprendre ces comportements, notre équipe s’appuie sur une variété de systèmes allant de coquilles individuelles, passives (coques colloïdales ou exemples macroscopiques venant du monde végétal), des cellules actives migrantes ou adhérentes, jusqu’à l’échelle des tissus biologiques et agrégats de cellules. Autant dans le cas d’objets individuels interagissant avec une interface (telle qu’un substrat) que de la dynamique collective d’objets multiples, leur mécanique met en jeu deux aspects distincts : leur rhéologie interne, qui est souvent le résultat d’une combinaison de propriétés en volume et du comportement spécifique d’une couche mince sur leur surface externe (telle qu’une membrane élastique ou le cortex d’actomyosine des cellules eucaryotes), et de la transmission de forces à l’environnement qui, en plus d’interactions d’action-réaction, est souvent dominée par des interactions spécifiques entre des molécules liées à la surface (comme c’est le cas pour l’adhésion cellulaire).

Expérimentalement, ces systèmes peuvent être étudiés en observant leur dynamique en conditions contrôlées (par exemple par séchage de coquilles, spores ou échantillons de bois, ou en présence d’un substrat adhésif pour les cellules vivantes), ou encore par des mesures de relation force-déplacement (en utilisant par exemple des forces acoustiques, la microscopie à force atomique (AFM) ou la microscopie à force de traction (TFM)). D’un point de vue théorique, les questions sont principalement reliées au couplage entre forces et formes, et les approches numériques doivent gérer le suivi d’interfaces dont le déplacement est gouverné par des théologies complexes, souvent non linéaires, autant en volume qu’à la surface des objets.

Rhéologie du cytosquelette : théorie et expérience

Simulated growth of an actin comet around a bead. Cell motility : cancer cell in a 3D colla- gen matrix. 2D cell migration showing actin fibers and forces obtained using TFM (beads are used to obtain the displacement field).

Le rôle de l’adhésion

Traction forces exerted by a cell on a sub- strate. Right-hand side, forces obtained by traction force microscopy using the AM method52 left-hand side, prediction of the forces from a rheological model of the adhe- sion and cytoskeleton

Etalement de cellules et migration

Formation de biofilms

TFM measurement of the stress field devel- oped by an E. coli microcolony during its
early growth.

Les bactéries interagissent mécaniquement avec leur environnement pendant les processus d’adhésion, formation de microcolonies et développement de biofilms. En particulier, les propriétés mécaniques d’un substrat sous-jacent influencent le comportement des bactéries en contact avec cette surface, un paramètre qui reste mal compris mais pourrait être crucial pour le comportement de la contamination de surfaces. Des approches physiques et biologiques sont combinées, en utilisant des mutants fluorescents pour visualiser in situ l’activation des gènes d’intérêt.