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Physique de la mécano-sensibilité à l’échelle d’une cellule vivante isolée

MSC : Jonathan Fouchard, Pauline Durand, Démosthène Mitrossilis, Alain Richert, Atef Asnacios.

Collaborations : Michel Saint-Jean (MSC), Maïté Coppey (IJM), Ben Fabry (Université Erlangen), Qi-Chang He (Université Marne-la-Vallée), Patrick Vicart (P7), Assaf Zemel (Université Jerusalem), Jocelyn Etienne (LSP, Grenoble), Alexis Peaucelle (INRA, Versailles), Olivier Hamant (ENS, Lyon), Siobhan Braybrook (Université Bern).


De nombreux paramètres mécaniques, comme les forces ou la rigidité des tissus, contrôlent les fonctions biologiques et le devenir des cellules vivantes. En particulier, il est prouvé que la rigidité du substrat peut orienter l’étalement, la migration et la différentiation cellulaires. Notre objectif est de comprendre les processus physiques qui permettent aux cellules de détecter la rigidité de son environnement et de s’y adapter. Ainsi, nous développons des dispositifs originaux combinant mesures mécaniques sur cellules uniques (rhéométrie, force de traction, [1]) et visualisation de l’évolution de la structure cellulaire (forme globale en contraste de phase, fibres de stress en microscopie confocale, et complexes d’adhérence en ondes évanescentes). D’une part cela nous a permis de caractériser la réponse d’une cellule isolée à une charge constante (fonction fluage, [2]). Cette réponse, mesurée à l’échelle globale de la cellule ( 10 µm), s’est avérée identique au comportement local (30 nm-2µm), suggérant ainsi un modèle mécanique auto-similaire [3]. D’autre part, en mesurant la force de traction et la puissance mécanique générée par une cellule unique, nous avons montré que l’adaptation à la rigidité présentait des caractéristiques de la contractilité acto-myosine [4]. Par ailleurs, nous avons mis au point une méthode unique nous permettant de déterminer la réponse en temps réel d’une cellule isolée à un changement soudain (t<0,1 s) de la rigidité de son environnement [5]. Nous avons ainsi pu montré que la contractilité cellulaire s’adaptait instantanément à la rigidité [6], suggérant une réponse initiale purement mécanique. Cette réponse rapide à l’échelle globale pourrait coordonner, sur des temps plus longs, l’activité locale des complexes adhésives, procurant ainsi un modèle pour la polarisation cellulaire [7]. Nous travaillons actuellement à concilier observations rhéologiques et réponse à la rigidité en vue d’obtenir un modèle mécanique cohérent de la mécanosensibilité cellulaire [8]. Pour finir, nous sommes en train de mettre en place des éxpériences sur cellules végétales pour sonder les stratégies spécifiques qu’elles ont développées pour répondre à leur environnement mécanique.


- [1] Desprat et al., Rev. Sci. Instrum., 2006
- [2] Desprat et al., Biophys. J., 2005
- [3] Balland et al., PRE, 2006
- [4] Mitrossilis et al., PNAS, 2009
- [5] Mitrossilis et al., European Patent, 2009
- [6] Mitrossilis et al., PNAS, 2010
- [7] Fouchard et al., Cell Adhes. Migr., 2010
- [8] Monteiro et al., Biomech. Model. Mechanobiol., submitted


Nom des membres actuels ou anciens

RICHERT Alain, ASNACIOS Atef, FOUCHARD Jonathan, MITROSSILIS Démosthène, DURAND-SMET Pauline

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