Régulation mécanique de l'angiogenèse in vitro : analyse par un modèle aux dérivées partielles des interactions cellules-substrat

par Patrick Namy

Thèse de doctorat en Modèles et instruments en médecine et en biologie

Sous la direction de Philippe Tracqui.

Soutenue en 2004

à l'Université Joseph Fourier (Grenoble) .

    mots clés mots clés


  • Résumé

    Le développement de capillaires sanguins à partir d’un réseau pré-existant, l’angiogenèse, joue un rôle fondamental dans de nombreux contextes physiopathologiques, tels la cicatrisation des tissus ou le développement d’une tumeur solide. Dans cette thèse, nous nous sommes intéressés à la régulation de ce phénomène par les facteurs mécaniques (rigidité, viscosité, traction cellulaire). Dans un dialogue permanent entre l'expérimentation et la modélisation, nous avons développé un modèle théorique biomécanique minimal des premières étapes de l’angiogenèse in vitro, où l’angiogenèse est supposée issue d’une instabilité mécanique entre les forces actives de traction cellulaire et la résistance passive viscoélastique de la matrice extracellulaire. Notre modèle consiste en un système d’équations aux dérivées partielles non-linéaires couplées, résolu par la méthode des éléments finis. Nous avons mené des analyses de stabilité linéaire et non-linéaire de l’état d’équilibre homogène pour déterminer les points de bifurcation du système correspondant à une instabilité de Turing. Nous avons ensuite effectué une étude approfondie de l’influence des différents paramètres sur la formation du réseau. Les résultats des simulations numériques sont comparés avec succès aux résultats expérimentaux, obtenus par notre équipe ou extraits de la littérature. Dans une seconde partie de nos travaux, nous avons étudié des voies de régulation possibles, par les effets mécaniques, de la dégradation de la matrice extracellulaire. Nous avons alors montré que la régulation mécanique de la dégradation pouvait être un processus clé de l’angiogenèse in vitro.


  • Pas de résumé disponible.

  • Titre traduit

    Biomechanical and biomathematical modeling of in vitro angiogenesis


  • Résumé

    The outgrowth and formation of new vessels from a pre-existing vascular network, globally defined as angiogenesis, play a crucial role in many physiological and pathological processes, including wound healing and solid tumor growth. In our thesis, we analyze how mechanical factors (stiffness, viscosity, cellular traction) could regulate the capillary network formation. In a real interaction between experiments and modeling, we develop a theoretical biomechanical model of the onset of in vitro angiogenesis, in which angiogenesis is considered as a mechanical instability driven process. Our model is based on partial differential nonlinear equations, that have been solved by the finite element method. Thanks to linear and nonlinear stability analyses of homogenous steady state, we manage to determine the bifurcation points associated to Turing instability. We then extensively study the influence of parameters on network formation. Our numerical results are in very good agreement with experimental ones, obtained by our team or taken from literature. In the second part of this work, we study the mechanical regulation of extracellular matrix degradation. We show that degradation could be a key process of in vitro angiogenesis.

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Informations

  • Détails : 187p.
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p.173-186

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  • Bibliothèque : Service interétablissements de Documentation (Saint-Martin d'Hères, Isère). Bibliothèque universitaire de Sciences.
  • Non disponible pour le PEB
  • Cote : TS04/GRE1/0152
  • Bibliothèque : Service interétablissements de Documentation (Saint-Martin d'Hères, Isère). Bibliothèque universitaire de Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : TS04/GRE1/0152/D
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