Laboratoire Matière et Systèmes Complexes

Séminaire interne du lundi 4 novembre 2013

Pauline Durand

The contribution of the structural elements of a single plant cell to its mechanics : how the plant cell becomes animal-like

Changing shape is changing structure. Deciphering the mechanical contribution of the structural elements of the cells in shape changes is thus crucial to link the mechanical control of growth with development. Many measurements on plant and animal cells rather stress the differences in mechanical properties between both kingdoms. However, this conclusion relies on independent measurements, with very different set-ups and tissues, thus impairing any quantitative comparison. Here we took advantage of a previously described micro-rheometer to compare animal and plant single cell rheology with the same set-up. Using this method, we were able to quantitatively assess the dominant elastic behavior of plant cells in different conditions of pressure, and compare it with the viscoelastic behavior of animal cells. Surprisingly, we found that wall-less plant cells exhibit the same rheology as animal cells. This suggests that, despite the main structural differences between animal and plant cells, they also share a common mechanical core. Further investigations revealed that microtubules were the main responsible for the rheological behavior of wall-less plant cells whereas the mechanical properties of animal cells were mainly dependent on the actin network. Thus, wall-less plant cells and animal cells may have developed different strategies to converge to the same mechanical behavior.

Left : a single plant cell of Arabidopsis thaliana Col-0 between the two microplates. Middle : Same cell as in left but with decreased internal pressure leading to detachment of the cell from the wall. Right : wall-less plant cell between the microplates.

Alexis Duchesne

Gouttes en non coalescence, lignes de contact, nombre de Froude : quelques problèmes autour d’un ressaut hydraulique

Lorsque l’on ouvre son robinet et que l’on regarde au fond de son évier, on observe un curieux phénomène : l’apparition d’un petit mur d’eau. Ce mur sépare deux zones, l’une (la plus proche de l’impact) où le liquide a une forte vitesse et une faible épaisseur, l’autre où le liquide a une forte épaisseur et une plus faible vitesse. Ce mur d’eau est appelé ressaut circulaire hydraulique. Ce ressaut circulaire observé lors d’un impact normal à un plan horizontal bien que très étudié reste encore un phénomène partiellement inconnu. Nous montrerons qu’une approche basée sur une étude de la zone externe couplée à un nombre de Froude constant en sortie de ressaut nous permet de nous affranchir de la connaissance de l’écoulement à l’intérieur du ressaut et conduit à une très bonne modélisation du phénomène. Nous nous intéresserons aussi à la généralisation du ressaut hydraulique au cas d’un plan incliné. Nous décrirons différentes expériences menées en variant les conditions de mouillage. et nous ferons le point sur les différentes modélisations possibles proposées pour le ressaut incliné, nous aborderons entre autre le rôle de la ligne de contact. Enfin lorsque l’on pose une goutte du même liquide dans un ressaut on observe que la goutte ne coalesce pas avec le bain et reste piégée contre le ressaut. Cela est dû à la présence d’un film d’air entraîné par le ressaut qui sépare en permanence la goutte du bain. Plus surprenant, lorsque l’on pose une telle goutte dans un ressaut, on s’aperçoit qu’elle se met spontanément en mouvement et l’on observe alors deux régimes dynamiques distincts :
 Mouvement orbital périodique (la goutte fait des "tours" du ressaut)
 Mouvement "irrégulier" (nous n’avons pas détecté de structure périodique). Notre modélisation, si elle permet de décrire le mouvement périodique ne parvient pas à décrire proprement le mouvement "irrégulier". Nous proposerons des pistes d’études afine de mieux comprendre ce régime.