Cell aggregates from granular to contractile

Agrégats cellulaires formés magnétiquement : du matériau granulaire au matériau contractile
Magnetically shaped cell aggregates: from granular to contractile materials
Guillaume Frasca, Vicard Du, Jean-Claude Bacri, Florence Gazeau, Cyprien Gay et Claire Wilhelm (contacts)
Soft Matter 10 5045-5054 (2014). journal link - BibTeX - author PDF (policy)
DOI: 10.1039/C4SM00202D

Abstract / Résumé

Depuis quelques décennies, des avancées significatives ont eu lieu dans la description et la modélisation de la morphogenèse des tissus. En revanche, les premiers stades de la formation de la structure du tissu par l'adhésion cellule-cellule ont jusqu'ici été décrits uniquement pour un petit nombre de cellules en interaction. Ici, en utilisant des forces magnétiques à distance, nous avons pu créer des agrégats cellulaires d'un demi-million de cellules instantanément et pour différents types cellulaires, pas seulement ceux connus pour former des sphéroïdes. Cette compaction magnétique donne accès à l'élasticité des cellules, estimée à 800 Pa. On peut supprimer la force magnétique à toute date afin de laisser évoluer la masse de cellules spontanément. La dynamique de contraction de ces agrégats cellulaires juste après leur formation (ou au contraire leur étalement pour des monocytes sans interaction) fournit une information directe sur les interactions cellule-cellule et permet d'estimer leur énergie d'adhésion entre 0.05 and 2 mJ/m² selon le type cellulaire testé et dans le cas des agrégats cohésifs. Nous montrons ainsi, en testant un grand nombre de types cellulaires, que les agrégats cellulaires se comportent comme des matériaux complexes qui exhibent une transition d'un matériau granulaire immergé à un réseau contractile, et que cette transition est contrôlée par les interactions cellule-cellule.

In recent decades, significant advances have been made in the description and modelling of tissue morphogenesis. By contrast, the initial steps leading to the formation of a tissue structure, through cell-cell adhesion, have so far been described only for small numbers of interacting cells. Here, through the use of remote magnetic forces, we succeeded at creating cell aggregates of half million cells, instantaneously and for several cell types, not only those known to form spheroids. This magnetic compaction gives access to the cells elasticity, found in the range of 800 Pa. The magnetic force can be removed at any time, allowing the cell mass to evolve spontaneously thereafter. The dynamics of contraction of these cell aggregates just after their formation (or, on the contrary, their spreading for non-interacting monocytes cells) provides direct information on cell-cell interactions and allows retrieving the adhesion energy, in between 0.05 and 2 mJ/m², depending on the cell type tested, and in the case of cohesive aggregates. Thus, we show, by probing a large number of cell types, that cell aggregates behave like complex materials, undergoing a transition from wet granular to contractile network, and that this transition is controlled by cell-cell interactions.

Voir aussi / See also

3D magnetic tissue stretcher (Nature Communications, 2017)
Mechanical formalism for tissue dynamics (Eur. Phys. J. E, 2015)
Circumventing self-bending of rod-shaped aggregate (Integr. Biol. 2015)
Cell aggregates from granular to contractile (Soft Matter 2014)

 
publications/2014granularcontractile.txt · Dernière modification: 2018/02/01 10:20 par cgay
 
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