Pinces optiques holographiques interactives pour la dissection des processus de signalisation membranaire

par Federico Belloni

Thèse de doctorat en Biologie des eucaryotes. Immunologie

Sous la direction de Didier Marguet.


  • Résumé

    La façon dont une cellule réagit à un stimulus est très liée aux caractéristiques de sa structure interne locale. C'est pourquoi les modèles qui décrivent, avec un certain niveau de précision, la réponse du comportement cellulaire à une sollicitation globale ne peuvent pas être extrapolés aux processus locaux. En conséquence, les expérimentations directes sur cellules biologiques individuelles vivantes suscitent un vif intérêt, en démontrant des corrélations spatiales entre les processus dynamiques induits et la morphologie cellulaire locale. Ces corrélations permettent ensuite de révéler les espèces moléculaires mises en jeu et d'approfondir la connaissance des mécanismes associés. Ces dix dernières années, le piégeage optique s'est révélé comme un outil versatile parfait pour explorer ce caractère local de la réponse cellulaire, conduisant à la notion "d'approche régionale" dans les expérimentations. Dans ce cadre, nous proposons ici un appareillage complet de piégeage optique multiple holographique, destiné au contrôle spatio-temporel interactif tridimensionnel de pièges optiques calibrés en force, pour l'application de stimuli membranaires coordonnés. Nous présentons le contexte du travail, puis un rappel théorique sur les forces optiques et le piégeage holographique. Nous décrivons ensuite nos résultats originaux, comprenant la conception et la réalisation du système, la validation d'une technique nouvelle de piégeage tridimensionnel, le développement du logiciel complet de pilotage et d'interfaçage associé, ainsi que la mise en place d'une procédure de calibration parallèle de pièges multiples. L'utilisation de réservoirs fabriqués par microstéréolithographie est enfin démontrée pour confiner les particules à piéger dans l'échantillon.

  • Titre traduit

    Interactive holographic optical tweezers for the dissection of membrane signalling processes


  • Résumé

    The way a cell reacts to a stimulus has a strong local nature based on its internal structure. Therefore models which describe, with a certain degree of precision, cell behaviours in response to a deformation of it as a whole cannot be extrapolated to the local response process. Under these assumptions the regional approach in single cell assays is earning more and more interest as it provides a more detailed insight on cells dynamics processes in terms of their morphology, and hence a more accurate description of the implied molecular entities. In the last decade, the development of a wide variety of optical trapping techniques provided a versatile tool to explore this locality of cells responses enabling a true “regional approach” and deepening our knowledge in the field. We here propose a fully characterized apparatus based on multiple holographic optical tweezers which allows an interactive control of the spatial-temporal characteristics of force-calibrated trap patterns and the application of smart stimuli. In the first chapter we present the context of our research, followed by a recall on the theory of optical forces and of holographic trapping. The third chapter presents our innovative results: the implementation of the complete optical setup, a new technique for three-dimensional trapping, the development of the interactive software interfaces, the definition of a procedure for parallel calibration of multiple traps and the combination of HOT with custom designed micro-reservoirs built via a microstereolithographic process.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (149 p.)
  • Annexes : Bibliogr. : f. 130-149

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  • Bibliothèque : Université Aix-Marseille (Marseille. Luminy). Service commun de la documentation. Bibliothèque de sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 46081
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