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Optique cohérente et analyse de speckle pour déterminer la structure et dynamique d’assemblages multicellulaires en 3D

publié le

Objectif : déterminer les propriétés structurales et l’évolution dynamique des assemblages multicellulaires tridimensionnels, à partir des figures de speckle produites lorsqu’ils sont éclairés par une lumière cohérente.

Contexte :
les propriétés des tissus vivants (géométrie, symétrie, topologie, …) ne peuvent pas être déduites uniquement des caractéristiques des cellules qui les constituent, mais émergent aussi de leur auto-organisation. La formation et le maintien de ces structures 3D dépend en partie de la dynamique des cellules qui le constituent, car elles se divisent, migrent et meurent. Pour comprendre cette organisation il faut suivre en temps réel les observables statistiques, telles que la distribution des distances entre cellules voisines, les vitesses de migration des cellules, la symétrie du tissu et son anisotropie. Lignes de cellules en culture observées en microscopie optique et par diffraction de lumière cohérente.

Positionnement :
Notre pari est que ces observables peuvent être mesurés sans recours à la microscopie, mais de manière rapide et précise à partir de la dynamique de l’image de speckle du tissu observé, lorsqu’il est éclairé avec une lumière cohérente (laser). On constate que cette approche présente certains avantages : outre la rapidité de la mesure et l’accès direct à la moyenne d’une observable statistique, on peut analyser des tissus très épais et avec une faible dose d’éclairage (10-8 fois plus faible qu’en microscopie de fluorescence), donc une photo-toxicité négligeable et un temps d’observation de plusieurs jours.

Expérience envisagées :
durant le stage, on propose d’utiliser l’analyse de speckle pour étudier la mobilité cellulaire dans des agrégats tridimensionnels (sphéroïdes multicellulaires) en fonction de la pression mécanique appliqué à l’agrégat. En particulier, on étudiera si une transition d’état liquidesolide a lieu lorsque l’agrégat est compressé et que l’espace entre cellules devient limitant. On évaluera aussi l’impact de cette transition sur la migration, la division et la mort cellulaire, ainsi que sur la compétition entre deux populations cellulaires différentes (par exemple saines et cancéreuses) cultivées simultanément.

Lien :
http://www-liphy.ujf-grenoble.fr/Optique-coherente-et-analyse-de-la-725

Optique cohérente