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Séminaire MSC
"Matière et Systèmes Complexes"

                      

Lundi 12 janvier 2009 à 11h30
Bâtiment Condorcet, 4ème étage, salle 454 A.

Pasquale Ciarletta
(LPS-ENS, Paris
)


Morphogenèse dans le vivant: un point de vue biomécanique

Dans cet exposé, je présenterai deux exemples de modélisation biomécanique pour décrire des voies commandant les processus morphogénétiques dans le vivant. Le première exemple concerne la morphogenèse épithéliale de l’embryon de C.elegans dans le processus d’élongation, où un embryon ovoïde devient environ quatre fois plus long. En modélisant  l'anatomie de l'embryon à partir de la mécanique des milieux continus, on a considéré que les cellules embryonnaires se comportaient comme des matériaux avec un comportement actif et une réponse viscoélastique passive. La solution élastique dérivée démontre que la réponse passive du réseau des microtubules dans les cellules épithéliales est essentielle pour causer une élongation finie à partir d'une contraction différentielle des moteurs de myosine II. Les résultats décrivent le rapport entre la distribution du champ de contrainte dans l'embryon et les propriétés biophysiques des réseaux sous-cellulaires. Cette connaissance est fondamentale pour étudier la conversion des signaux mécaniques dans les réponses biologiques et chimiques.
Le deuxième exemple a pour but de décrire les déformations et les contraintes induites par la production et la réorganisation de la matière vivante, analysées avec les outils de la physique des non-linéarités et de la théorie des bifurcations. Les propriétés biomécaniques des tissus mous ont été modélisés dans le cadre de la mécanique des continus, en décrivant la croissance avec une décomposition multiplicative du tenseur gradient de déformation. Utilisant ce formalisme, on a  étudié la croissance des objets hyper-élastiques minces et initialement plans. Utilisant la petite épaisseur de la plaque comme le paramètre d'expansion, on a prouvé que les équations d'équilibre sont du type de Foppl-von Karman, et que la
croissance agit en tant que source de courbures moyenne et de Gauss. Notre analyse prend en considération l'anisotropie de croissance et les inhomogénéités spatiales.