Forces mécaniques au sein de l'endothélium

par Michel Moussus

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Alice Nicolas et de Danielle Gulino.

Soutenue le 05-02-2014

à Grenoble , dans le cadre de École doctorale physique (Grenoble) , en partenariat avec Laboratoire des Technologies et de la Microélectronique (équipe de recherche) .

Le président du jury était Marc Block.

Le jury était composé de Etienne Dague.

Les rapporteurs étaient Eric Perez, Pascal Silberzan.


  • Résumé

    Les dysfonctionnements vasculaires ou les blessures induites par l'âge, le tabac, les traumatismes ou une hyperlipidémie font partie de la myriade de facteurs de risques qui contribuent à la pathogénèse de nombreuses maladies cardiovasculaires. Un objectif important de la biologie vasculaire est de comprendre les processus cellulaires qui favorisent ou protègent contre ces maladies vasculaires. Cette pathogénèse est étroitement associée avec le dysfonctionnement de la paroi interne des vaisseaux sanguins. Cette paroi est constituée par une monocouche de cellules endothéliales qui forment l'endothélium vasculaire. La réparation de l'endothélium implique le remodelage des adhésions focales (AF) et des jonctions adhérentes (JA). Des modifications dans la composition protéique de ces structures adhésives génèrent des forces qui sont à la base du remodelage et de la réparation de l'endothélium. Dans la littérature, les forces cellulaires sont étudiées sur des cellules isolées, des doublets de cellules ou des ilots de cellules en croissance mais les forces mécaniques qui s'exercent au sein d'un tissu doivent encore être caractérisées. Dans cette thèse, nous utilisons la Microscopie à Traction de Force (TFM) sur des substrats en polyacrylamide pour étudier l'équilibre mécanique entre les jonctions intercellulaires et les adhésions cellule/substrat. Nous analysons dans quel mesure la TFM peut être utilisée pour étudier des monocouches cellulaires et présentons une nouvelle approche pour extraire les forces contractiles exercées par un tissu endothéliale. Finalement, nous utilisons cette méthode pour caractériser les forces transmises par les cellules à leur substrat et les forces contractiles pour une monocouche endothéliale. Cette méthode fournit un outil intéressant pour étudier la contribution de certaines protéines des jonctions adhérentes sur les forces transmises au sein de l'endothélium.

  • Titre traduit

    Mechanical forces within endothelium


  • Résumé

    Vascular dysfunction or injury induced by aging, smoking, inflammation, trauma, hyperlipidaemia are among a myriad of risk factors that contribute to the pathogenesis of many cardiovascular diseases. An important objective in vascular biology is to understand cellular processes that promote or protect against cardiovascular diseases. This pathogenesis is very closely associated with dysfunction of the inner face of the vessel wall. The inner face of the vessel wall is lined by a monolayer of endothelial cells forming the vascular endothelium. Reparation of the endothelium involves remodelling of focal adhesionns (FA) and adherent junctions (AJ). Modifications in the protein composition of these adhesive structures generate forces at the basis of endothelium remodelling and reparation. In the literature, cellular forces are studied on single cells, epithelial cell doublets or cell aggregates in growth but mechanical forces inside tissues remains to be characterized. In this thesis, we use traction force microscopy (TFM) on polyacrylamide substrates to study the mechanical equilibrium between intercellular junctions and cell/substrate adhesion. We analyse to which extent TFM can be used for studying monolayers and present a novel approach to extract contractile forces exerted by an endothelial tissue. Finally, we use this methodology to characterize forces transmitted to the substrate and the contractile forces of endothelial monolayers. This method provides an interesting tool to study the contribution of some proteins of the adherent junctions to force transmission within the endothelium.


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