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Séminaires MSC
"Matière et Systèmes Complexes"

                      

Lundi 7 juin 2010 à 11h30
Bâtiment Condorcet, 4ème étage, salle 454 A.


Guillaume Frasca - Simon Dagois-Bohy
(MSC, Université Paris-Diderot)



Guillaume Frasca : De la physique des agrégats cellulaires obtenus par compaction magnétique


En nous appuyant sur une technique de marquage magnétique de cellules vivantes, nous sommes parvenus à former des assemblages multicellulaires tri-dimensionnels de cellules par l'application d'une contrainte magnétique localisée. Ce dispositif de guidage actif de l'adhésion cellulaire permet de contrôler précisément les dimensions géométriques de l'agrégat, et s'applique à tous les types cellulaires. Cette technique ouvre de nombreux champs d'applications pour l'étude fondamentale des interactions intercellulaires comme pour l'ingénierie tissulaire.

Un des objectifs de ces travaux a été de progresser vers une mesure de la cohésion d'un objet biologique de plusieurs centaines de milliers de cellules, se rapprochant d'un tissu. Pour cela, nous nous sommes intéressés au comportement spontané de l'agrégat lorsque la contrainte magnétique est relâchée. La dynamique de relaxation de l'assemblage multicellulaire renseigne sur les interactions inter-cellulaires qui se sont développées en son sein. On observe ainsi des différences de comportements entre un agrégat de monocytes (cellules de la circulation sanguine, non adhérentes), qui se désolidarise rapidement pour s'étaler sur le substrat, et un agrégat de cellules tumorales, fortement adhérentes, qui forme un ensemble extrêmement cohésif. Au-delà de cette classification qualitative, nous avons mis en évidence des variations plus fines liées au taux d'expression des protéines d'adhésion présentes sur la membrane cellulaire. Des analogies avec la physique des milieux complexes, tels que les systèmes granulaires ou les mousses, permettent de construire des modèles simples liant comportement macroscopique et propriétés cellulaires.
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Simon Dagois-Bohy

Le chant des dunes est un phénomène rare, au cours duquel une dune émet un son grave et puissant allant jusqu’à 110 dB avec une fréquence bien définie. Les premières traces écrites de ce phénomène remontent aux explorateurs de la route de la soie (Marco Polo, ...), mais de plus récentes explorations scientifiques (fin XIXème) ont établi que si le sable capable de chanter est plutôt rare dans les déserts, il est systématiquement composé de grains bien triés, secs, arrondis et surtout recouverts d’une fine couche de vernis - la glaçure du désert.
Le son est produit par la vibration de la surface d’un écoulement lorsque le sable de la dune est cisaillé, et particulièrement sur le terrain lors d’une avalanche sur une dune. L’observation montre que la fréquence du chant correspond au taux moyen de cisaillement de l’écoulement, égal à 0.4 sqrt(g/d) pour les avalanches - où d est le diamètre moyen des grains.
Nous avons pu reproduire ce chant en laboratoire grâce à plusieurs expériences, notamment une expérience où le cisaillement est variable - le manège - et une expérience à quantité de sable variable - les avalanches. L’expérience du manège a permis de mettre en évidence l’existence d’une vitesse seuil en-dessous de laquelle le sable ne chante plus. Grâce à l’expérience des avalanches en canal, nous avons pu écarter les hypothèses de la nécessité d’une onde acoustique dans la partie solide sous l’écoulement pour synchroniser le mouvement des grains. Nous avons aussi observé la co-existence d’un écoulement en bloc à la surface, au-dessus d’une large bande de cisaillement.
Cette observation nous a permis de développer un nouveau modèle basé sur l’interaction des chaînes de forces dans la bande de cisaillement avec le bloc solide à la surface de l’écoulement. Ce modèle prédit un seuil en vitesse qui dépend de caractéristiques locales des grains comme la friction ou l’adhésion, et la formule obtenue ajuste quantitativement les mesures faites dans différentes configurations expérimentales.