Approches magnétiques pour la formation et la stimulation à trois dimensions de modèles de tissus biologiques

Magnetic approaches to form and to stimulate three-dimensional tissue models

• Auteur / Autrice : Gaëtan Mary
• Direction : Claire Wilhelm, Myriam Reffay
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique. Biophysique
• Date : Soutenance le 27/02/2020
• Etablissement(s) : Université Paris Cité
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Physique en Île-de-France (Paris ; 2014-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Matière & Systèmes Complexes (Paris ; 2001-....)
• Jury : Président / Présidente : Mathilde Badoual
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Claire Wilhelm, Myriam Reffay, Mathilde Badoual, Timo Betz, Fabien Montel, Jean-Baptiste Manneville
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Timo Betz, Fabien Montel

Mots clés

Mots clés contrôlés

Tumeurs

Rhéologie

Tissus

Différenciation cellulaire

Nanoparticules

Magnétisme

Rhéologie

Biophysique

Mots clés libres

Biophysique

Tissus

Rhéologie

Magnétisme

Nanoparticules

Différenciation

Cancer

Biophysics

Tissues

Rheology

Magnetism

Nanoparticles

Differentiation

Tumor

Résumé

Cette thèse présente l’utilisation de force magnétiques dans le but de former et de stimuler mécaniquement des agrégats multicellulaires. Ces structures 3D, composées de cellules jointes les unes aux autres, sont considérées comme des bons modèles de tissus biologiques. Ici, des cellules magnétiques sont utilisées afin de créer des agrégats magnétiques présentant des formes et des tailles contrôlées, et de les soumettre à des contraintes mécaniques sans aucune matrice extérieure. Trois sujets sont abordés: (i) le magnétisme induit est utilisé afin de réaliser de la rhéologie tissulaire (ii) le magnétisme induit est utilisé afin d’appliquer une large contrainte anisotropique à des modèles de tumeurs cancéreuses (iii) enfin, le magnétisme induit est utilisé afin d’améliorer la différenciation d’agrégats composés de précurseurs de tissus musculaires squelettiques et cardiaques.

This thesis presents the use of magnetic forces as a tool to form and to mechanically stimulate multicellular aggregates. These 3D structures, composed of interconnected cells, are considered as relevant models of biological tissues. Herein, magnetic cells are spatially controlled to create magnetic multicellular aggregates presenting specific shapes and sizes, and to subject them to remote mechanical stimuli without any external scaffold. Three different subjects are addressed: (i) the use of magnetic approaches to perform tissue rheology (ii) the use of magnetic forces to apply large anisotropic deformation on tumor models (iii) finally, the use of magnetic forces to enhance the differentiation of multicellular aggregates composed of cardiac muscle and skeletal muscle precursors.