Capillary phenomena from liquids to cellular aggregates

par Stéphane Douezan

Thèse de doctorat en Physico-Chimie

Sous la direction de Françoise Brochard-Wyart.

Soutenue en 2012

à Paris 6 .

  • Titre traduit

    Phénomènes capillaires : desliquides aux agrégats cellulaires


  • Résumé

    Nous avons examin´e l’´etalement des tissus cellulaires par analogie avec le mouillage des liquides. Nous avons utilisé des agrégats de cellules exprimant différents taux de E-cadherines, sur des substrats durs plus ou moins adhésifs, ou des gels de rigidité variable. Deux regimes d’étalement se distinguent : mouillage partiel où l’agrégat forme une calotte sphérique, et mouillage total, où une monocouche de cellules s’étale autour de l’agrégat. Une transition de mouillage total à partiel peut être induite chimiquement par traitement de surface du substrat, ou physiquement en diminuant la rigidité du substrat. En cas de mouillage total, la monocouche de cellules présente deux états possibles. Dans le cas d’agrégats cohésifs, le film est dans un état condensé (état liquide), alors que dans le cas d’agrégats peu cohesifs, les cellules s’échappent individuellement (formant un gaz à 2D). Concernant la dynamique, l’étalement aux temps courts est caracterisé par une loi universelle que nous interprétons par analogie avec l’étalement de pâtes viscoélastiques. Dans le cas de mouillage total, un film précurseur formé d’une monocouche de cellule s’étale en suivant une loi diffusive. Dans le cas de l’étalement sur gel, le coefficient de diffusion d´ecrivant la croissance du film précurseur dépend de façon non monotone de la rigidité du substrat. Ainsi, l’étalement d’un tissu est optimal dans une région étroite de rigidité, où des comportement atypiques ont été observés, comme la mise en mouvement spontanée de l’agrégat


  • Résumé

    We have investigated the underlying physics of tissue spreading in the framework of wetting using spheroidal aggregates of cells, expressing a tunable level of E-cadherin molecules, on either rigid substrates grafted with molecules of tunable adhesion, or gels of tunable rigidity. Two wetting regimes are observed: Partial wetting where the aggregate forms a spherical cap, and complete wetting where a precursor film of cells spreads around the agggregate. A complete to partial wetting transition can be induced either chemically by tuning the cellular affinity to the substrate, or physically by decreasing the substrate rigidity. In case of complete wetting, the precursor film presents two possible states: In strongly cohesive aggregates this film is a cellular monolayer in the liquid state, whereas in weakly cohesive aggregates, cells escape from the aggregate, forming a 2D gas. Regarding the spreading dynamics, the early stages of spreading are characterized by a universal law, which we interpret through an analogy with the spreading of viscoelastic droplets. In case of complete wetting, a precursor film flows from the aggregate according to a dffusive law. The diffusion coefficient describing the growth of the precursor film depends non-monotonically on the substrate rigidity. Tissue spreading is thus optimal in a narrow range of rigidity, where atypical behaviour may occur, such as spontaneous motion of aggregate

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Informations

  • Détails : 1 vol. (259 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 148-172. 310 réf. bibliogr.

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