Etude mécanique des processus d'adhésion et de migration des cellules épithéliales à l'aide de substrats microfabriqués

par Alexandre Saez

Thèse de doctorat en Interfaces Physique - Biologie

Sous la direction de Jean-Marc Di Meglio.

Soutenue en 2006

à Paris 7 .


  • Résumé

    Notre travail de thèse a porté sur la caractérisation mécanique des cellules épithéliales de la lignée MDCK à l'aide de substrats microfabriqués. La fabrication de ces substrats combine des techniques de photolithographie et de lithographie dure. Ils consistent en des réseaux denses de piliers de taille micrométrique (diamètre 1-2 um) constitués d'un élastomère déformable, le PDMS. Lorsque l'on cultive des cellules à la surface des micropiliers, celles-ci reposent sur le sommet des plots sans pénétrer entre eux, à la manière des fakirs. En évoluant sur ces surfaces, les cellules appliquent des forces de l'ordre du nanonewton sur le sommet des piliers, ce qui induit leur déflexion. Une relation linéaire reliant le déplacement du sommet d'un plot et la force qu'il subit, les micropiliers déformables se comportent comme autant de microcapteurs de force densément répartis. Grâce à ce dispositif, nous avons pu procéder à la cartographie des forces cellule-substrat et déduire un certain nombre d'informations sur leur amplitude, leur distribution et leur orientation. En jouant sur le diamètre et la hauteur des piliers, il est possible de faire varier la rigidité effective du substrat qu'ils composent. Nous avons mis en évidence une relation linéaire entre la force exercée par les cellules et la raideur des piliers. Enfin, la fabrication de réseaux de piliers de section ovale nous a permis d'étudier les effets d'une raideur anisotrope du substrat sur le comportement cellulaire. Nous avons montré qu'une telle propriété a pour effet d'orienter la croissance épithéliale et la migration cellulaire dans la direction de rigidité maximale du substrat

  • Titre traduit

    Mechanical studies of adhesion and migration processes in epithelial cells by using micro fabricated substrates


  • Résumé

    My thesis work focused of a mechanical characterization of MDCK epithelial cells by using micro-fabricated substrates. These substrates are made by combining photolithography and hard lithography techniques. They consist of dense arrays of micrometric pillars (1-2 um in diameter) made of an elastomer, PDMS. When cultured on such artificial substrates, epithelial cells lie on the top of the pillars without penetrating between them. As they grow, divide or migrate, cells apply nanonewton-scale forces on the micro-pillars and thus cause their deflection. Given a linear relationship between the applied force and the deformation of a pillar, these artificial substrates act as force micro-sensor arrays, allowing us to perform force cartography. We have characterized some dynamic properties of epithelial cells related to the magnitude, the distribution and the orientation of the forces they apply. By tailoring the diameter and the length of the pillars, the effective stiffness of the substrate can be varied. We therefore discovered a linear relationship between the generated forces and the stiffness of the substrate, reflecting a behavioral adaptation of epithelial cells to the mechanical properties of their environment. Finally, by fabricating arrays of micro-pillars of oval cross section, we were able to investigate the effects of substrates having an anisotropic stiffness on cell behavior. We showed that this property induces the orientation of epithelial growth and cell migration towards the direction of maximal rigidity.

Consulter en bibliothèque

La version de soutenance existe sous forme papier

Informations

  • Détails : 1 vol. (175 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : 89 réf.

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Université Paris Diderot - Paris 7. Service commun de la documentation. Bibliothèque Universitaire des Grands Moulins.
  • PEB soumis à condition
  • Cote : TS (2006) 201
Voir dans le Sudoc, catalogue collectif des bibliothèques de l'enseignement supérieur et de la recherche.