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Migration de cellules vivantes : modélisation et simulations numériques

publié le , mis à jour le

Le squelette polymérique des cellules est capable de se déformer grâce à
l’énergie biochimique de l’ATP. Un modèle rhéologique nous a permis
d’identifier les relations entre forces générées et déformations. En
simulant par éléments finis ce modèle, le stagiaire explorera la
capacité de ce modèle à prédire la migration cellulaire.

La cellule vivante est un système complexe d’une formidable robustesse,
ce qui le rend extrêmement difficile à étudier : elle répond activement
aux faibles perturbations, empêchant d’analyser la réponse dans un cadre
linéaire. D’un point de vue mécanique, elle a développé une capacité à
maintenir et faire évoluer sa forme et ses propriétés mécaniques. Pour
ce faire, elle dispose d’un cytosquelette formé de polymères peu
flexibles qu’elle réarrange en permanence, reliés entre eux (réticulés)
par des liens moléculaires temporaires, qui ne durent que quelques
secondes. À ces liens s’ajoutent les moteurs moléculaires, capables
d’exercer des forces contractiles au sein du cytosquelette : ces forces
sont transmises à l’environnement de la cellule, lui permettant de
déformer son substrat et, par un mécanisme encore mal compris, de se
déplacer.

Grâce à des expériences de rhéologie, nous avons pu démontrer qu’un
modèle mécanique simple du cytosquelette, décrivant le lien entre
contraintes et taux de déformation , permet de prédire le comportement
de celui-ci (Etienne et al., 2015). Ce modèle peut maintenant être
complété et exploité pour comprendre la motilité cellulaire, en
s’appuyant sur des expériences de migration où nous mesurons
simultanément les déplacements des cellules et les forces qu’elles
exercent sur le substrat.

Contact :
Jocelyn Etienne <jocelyn.etienne@univ-grenoble-alpes.fr>
Claude Verdier <claude.verdier@univ-grenoble-alpes.fr>