Modélisation multi échelle de l'extrusion de cellules apototiques

Multiscale modelling of cell apoptotic extrusion

• Auteur / Autrice : Olivier Destrian
• Direction : Benoît Goyeau
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Mécanique des fluides
• Date : Inscription en doctorat le 01/12/2020
• Etablissement(s) : université Paris-Saclay
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences Mécaniques et Energétiques, Matériaux et Géosciences
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : EM2C - Energétique Moléculaire et Macroscopique, Combustion
• Partenaire(s) de recherche : référent : CentraleSupélec (2015-....)

Mots clés

Mots clés libres

Milieu poreux

Transport intracellulaire

Cytoplasme

Porous medium

Intracellular transport

Cytoplasm

Résumé

L'homéostasie tissulaire est un processus de régulation cellulaire garantissant un équilibre entre la division (prolifération) et la mort cellulaire (extrusion). Elle joue un rôle important dans certains développements physiologiques et pathologiques, comme la morphogenèse ou la propagation de tumeurs. L'extrusion de cellules apoptotiques (mort cellulaire programmée) se produit à l'échelle intracellulaire par la réorganisation drastique à l'intérieur du cytosquelette d'actine. L'extrusion de cellules apoptotiques dans les tissus épithéliaux provient des instabilités mécaniques (la délamination) dues à la pression osmotique mais également la formation de cavités par rupture du gel du cytosquelette. Ces phénomènes jouent un rôle majeur dans la régulation de la dynamique des extrusion cellulaires et peuvent avoir un impact important (peu connu) à plus grande échelle (inter-cellulaire, échelle du tissu). L'objectif de cette thèse consiste à étudier l'influence des mécanismes d'apoptose aux différentes échelles (intra ou extracellulaire, tissu) en considérant une représentation locale du cytoplasme par un modèle de milieu poreux fibreux déformable (le cytosquelette est composé de fibres ou filaments de diamètres différents) saturé par un fluide interstitiel (cytosol). Une attention particulière portera sur les interactions fluide/structure avec déformation de la matrice solide. La représentation aux échelles supérieures sera obtenue par une technique d'homogénéisation.

Tissue homeostasis has strong implications in developmental, physiological and pathological processes, like morphogenesis and tumor spreading and is regulated by a balance between cell division and cell extrusion. Apoptotic cell extrusion occurs by at the local scale of single cell through the reorganization of the actin cytoskeleton. Cell elimination in crowded tissue implies drastic changes inside the cytoskeleton. Apoptotic cell extrusion within epithelial tissues arose from mechanical instabilities namely delamination driven by the osmotic pressure but also cavity formation driven by cytoskeleton gel rupture. Such instabilities play a major in the regulation of the dynamics of cell extrusion events. Importantly, cell extrusion and death has also an impact at larger scales through cell-cell contacts and even at multicellular levels. Our approach aims at bringing the gap between multiple scales from molecular to multicellular scales to understand the mechanics of cell elimination in cellular monolayers. A multiscale model will be derived using upscaling procedures (volume averaging method) and numerical simulations at the tissue scale will be proposed.