Mécanique d'une cellule vivante isolée : linéarité à grande déformation et mécanosensibilité acto-myosine dépendante

par Axel Guiroy

Thèse de doctorat en Physique. Acoustique

Sous la direction de Atef Asnacios.

Soutenue en 2008

à Paris 7 .


  • Résumé

    Depuis une vingtaine d'années, les preuves de l'importance de la mécanique dans les processus biologiques n'ont cessé de s'accumuler. Par exemple, une cellule est capable de détecter les caractéristiques physiques de son environnement (rigidité, anisotropie,. . . ) et d'agir mécaniquement en retour (étalement, migration,. . . )- Dans ce cadre, nous avons étudié, grâce à un rhéomètre uniaxial à cellule unique, deux aspects de la mécanique cellulaire : •D'une part, nous nous sommes intéressés aux propriétés rhéologiques, à savoir la déformation cellulaire sous contrainte contrôlée. Nous avons ainsi mis en évidence une identité remarquable entre le comportement en fréquence à petites déformations (ɛ<10%) et le fluage à grandes déformations (ɛ <100%). Ce résultat indique une linéarité de la réponse cellulaire à grandes déformations et plaide en faveur d'un apport de matière (notamment au niveau du cortex) pour répondre à la sollicitation mécanique. •D'autre part, l'objet principal de cette thèse a été l'étude du phénomène de sensibilité cellulaire à la rigidité de son environnement : la « durotaxie ». Nous avons mesuré pour la première fois la vitesse de « contraction » ainsi que la puissance mécanique fournie par une cellule isolée pour défléchir des lamelles de différentes raideurs. Les évolutions de la vitesse et de la puissance en fonction de la raideur se sont avérées identiques aux lois de la contraction acto-myosine en fonction de la charge. Ce parallèle nous a amenés à proposer un modèle, purementmécanique (type adaptation d'impédance), permettant d'expliquer le phénomène de durotaxie.

  • Titre traduit

    Single cell mechanics : linearity at high strains and acto-myosin dependant mechanosensitivity


  • Résumé

    During the last two decades, the importance of mechanics in biological processes was clearly revealed. For instance, a cell is able to detect the physical characteristics of its surrounding (rigidity, anisotropy. . . ) and, in turn, to mechanically act on it (spreading, migration. . . ). In this context, we used a uniaxial micro-rheometer to study two aspects of single cell mechanics: On the one hand, we investigated the rheological properties, i. E. The cell strain when submitted to different controlled stresses. We have shown a remarkable similarity between the small strain behaviour under oscillating stress (ɛ < 10%) and the creep response at high strains (ɛ < 100%). These results imply linearity of the cell response at high strains, and could probably be due to protein recruitment (particularly in the cell cortex). On the other hand, the main part of this work was devoted to the study of the cell sensitivity to the rigidity of its mechanical environment, a phenomenon called durotaxis. We have measured for the first time the contraction speed as well as the mechanical power supplied by an isolated cell to bend glass microplates of différent stiffnesses. The evolution of the speed and the power as fonctions of the stifmess of the plates could be explained by the laws of acto-myosin contraction under different loads. These fîndings lead us to suggest that durotaxis could be a phenomenon of a purely mechanical origin, based on rigidity matching.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (161 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : 165 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 (2008) 044
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