Laboratoire Matière et Systèmes Complexes

Thèse de Jimmy Le Digabel.

L’activité cellulaire nécessite la coordination de nombreuses intéractions avec le milieu extra-cellulaire. Il est maintenant connu qu’un certain nombre de fonctions cellulaires peuvent être affectées par l’environnement mécanique comme la présence de contraintes extérieures, la topographie ou encore la rigidité du substrat. Ces signaux extérieurs peuvent être sentis par des capteurs situés aussi bien à la surface des cellules qu’à l’intérieur et entraînent différentes réponses cellulaires.

L’utilisation de micro-piliers en PDMS nous a permis de mesurer en temps réel la croissance des adhésions focales et les forces exercées par une cellule. L’observation des fibres de stress sur des substrats de différentes rigidités nous a emmené à développer un modèle théorique où ce sont les fibres de stress qui sont responsables de la mécano-sensation. Ce modèle permet d’expliquer quantitativement la dépendance de la contrainte exercée avec la rigidité extérieure.

Des expériences de migration sur des substrats déformables ont également permis de confirmer un phénomène déjà connu sous le nom de « durotaxis » : lorsqu’une cellule se trouve en présence d’un gradient de rigidité, elle migre préférentiellement vers les zones les plus rigides.

En utilisant des techniques de micro-fabrication et des ferrofluides spécifiquement conçus, nous avons fabriqués des micro-plots en polyacrylamide dopés avec des agrégats magnétiques. L’application d’un gradient de champ magnétique à proximité du substrat permet alors de contrôler la force exercée sur un pilier. En incorporant des agrégats de différentes géométrie, il est possible d’induire la déformation synchronisée d’un groupe de piliers ou d’un seul pilier isolé.