Application de contraintes sur des systèmes complexes artificiels ou vivants : dégonflement de liposomes fonctionnalisés et réorganisation mécanosensible du cytosquelette de cellules dictyostelium

par Jérémie Dalous

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Annie Viallat et de Franz Bruckert.

Soutenue en 2006

à l'Université Joseph Fourier (Grenoble) .


  • Résumé

    Dans la première approche de ce travail, j'ai quantifié le dégonflement osmotique de liposomes remplis d'un gel d'agarose. La fabrication de tels systèmes reconstitués vise à permettre de mimer le comportement de cellules soumises aux mêmes contraintes. En particulier, j'ai observé que ces liposomes fonctionnalisés acquièrent des morphologies crénelées lors de leur dégonflement pour une concentration du gel comprise entre 0. 07 et 0. 18 % en masse. Ces formes originales ressemblent à celles d'échinocytes parfois prises par les globules rouges. Le gel est responsable de l'apparition de ces formes, ne modifie pas les cinétiques de dégonflement mais sa pression élastique arrête précocement le dégonflement comparativement aux liposomes aqueux, mettant en évidence un phénomène de rétention d'eau. Dans la deuxième approche, j'ai étudié l'effet de contraintes hydrodynamiques sur des amibes Dictyostelium adhérentes à un substrat et ai quantifié la réorganisation mécanosensible du cytosquelette de ces cellules vivantes. Pour obtenir les cinétiques de relocalisation de protéines majeures du cytosquelette en réponse aux forces d'un flux, j'ai marqué l'actine et la myosine-II avec des protéines fluorescentes et ai fabriqué une chambre à flux permettant de changer rapidement la direction du flux. Les cellules étudiées s'orientent contre les forces du flux et se réorientent contre en inversant leur polarité après une inversion du flux: d'abord l'actine dépolymérise puis des protrusions sont émises contre les nouvelles forces mécaniques, et 15 sec plus tard, l'arrière rétracte en utilisant la myo-II. La contractilité du système actine-myosine n'est pas nécessaire pour sentir les forces.


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  • Titre traduit

    Artificial or living systems under constraints : deswelling of fonctionnalized liposomes and mechanosensitive reorganization of the cytoskeleton of Dictyostelium cells


  • Résumé

    Ln this work, 2 approaches were explored. First, 1 quantified the osmotic deswelling of liposomes filled with an agarose gel. The production of such artificial systems aims at mimicking cell behavior under the same constraints. Particularly, 1 observed that these functionnalized liposomes with a gel concentration between 0. 07 and 0. 18% w/w adopted crenated morphologies when strongly deswelled. These original shapes look like the ones of echinocytes sometimes seen with red blood cells. The gel is responsible for these shapes, does not affect deswelling kinetics but its elastic pressure stops more rapidly the osmotic deswelling compared to aqueous liposomes. This brings evidence for a water retention effect. Ln a second approach, 1 studied the effect ofhydrodynamical constraints on Dictyostelium amoebae adhering to a substrate. 1 quantified the mechanosensitive reorganization of the cytoskeleton of these living cells. To get relocalization kinetics of major cytoskeleton proteins in response to flow forces, 1 labeled actin and myosin-II with fluorescent proteins (GFP/mRFP) and designed a flow chamber enabling to rapidly change the flow direction. Cells orient against flow forces and after a flow reversaI reorient against new forces by inverting their polarity: first, actin depolymerizes, then actin rich protrusions are emitted against new mechanical forces and 15 sec later, the rear edge retracts with a myo-II crescent. The actin-myosin contractility is dispensable to sense forces.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (336 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p. 313-334

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  • Bibliothèque : Service interétablissements de Documentation (Saint-Martin d'Hères, Isère). Bibliothèque universitaire de Sciences.
  • Non disponible pour le PEB
  • Cote : TS06/GRE1/0136
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  • Disponible pour le PEB
  • Cote : TS06/GRE1/0136/D
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