Relier la dynamique de la force de tension cellulaire avec l'architecture de l'actine

Linking cellular tensional force dynamics with actin architecture

• Auteur / Autrice : Tomas Andersen
• Direction : Martial Balland
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique pour les sciences du vivant
• Date : Soutenance le 22/10/2018
• Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes (ComUE)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale physique (Grenoble ; 1991-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Interdisciplinaire de Physique (Grenoble)
• Jury : Président / Présidente : Johannes Geiselmann
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Manuel Théry, Mathieu Coppey, Emmanuelle Planus
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Cécile Gauthier-Rouvière, Atef Asnacios

Mots clés

Mots clés contrôlés

Biomécanique

Régulation cellulaire

Mots clés libres

Optogénétique

Micropattern

Force

Energie de contraction

Actine

Optogenetics

Micropattern

Force

Contractile energy

Actin

Résumé

La stabilité structurale et l'intégrité mécanique sont des éléments clés pour le bon fonctionnement et la préservation des systèmes vivants complexes. Étant en interaction constante avec leur environnement et en ce qui concerne les intrants externes, de tels systèmes doivent pouvoir faire face aux changements afin de prospérer. Ces entrées peuvent affecter le système dans son ensemble. Toute perturbation qui ne peut pas être supportée mécaniquement par le système vivant entraînera un dysfonctionnement crucial ou, en fin de compte, sa mort. Le mécanisme responsable du maintien des conditions physiologiques du système à l'état correct, malgré les variations environnementales, est identifié comme étant l'homéostasie. Plus précisément, le processus connu en mécanobiologie pour préserver l'équilibre mécanique approprié d'un système vivant est appelé homéostasie tensionnelle.Il est important de noter que tout ce qui précède est vrai à la fois à l'échelle du comportement collectif des organismes complexes et jusqu'au niveau de la cellule unique. En fait, c'est en fait cette dernière petite échelle qui nous intéresse. Les cellules font face à des perturbations mécaniques constantes de leur environnement et sont capables de répondre au maintien d'un état mécanique interne relativement stable. L'existence de cet équilibre tensionnel interne est liée à un processus très dynamique avec des boucles de rétroaction constantes entre les machines contractiles biochimiques internes et les forces actives externes générées.Notre intérêt est de comprendre ce mécanisme dynamique en perturbant dynamiquement le système homéostatique tensionnel en étudiant son retour à l'équilibre.

The structural stability and mechanical integrity are key elements for the proper functioning and preservation of complex living systems. Being in constant interaction with their surroundings and subjected to external inputs, such systems need to be able to face changes in order to thrive. These inputs can affect the system both in a localized way or disturb it as a whole. Any perturbations that cannot be mechanically withstand by the living system will result in a crucial malfunctioning or, ultimately, in its death. The mechanism responsible for maintaining the system’s physiological conditions at the proper state, despite environmental variations, is identified as homeostasis. More specifically, the process known in mechanobiology to preserve the appropriate mechanical equilibrium of a living system is called tensional homeostasis.It is important to note that all of the above stated holds true both at the scale of collective behaviour of complex organisms, and all the way down to the single cell level. In fact, it is actually this last small scale which draws our interest. Cells face constant mechanical perturbations from their surrounding and are able to respond accordingly maintaining a relatively stable internal mechanical state. The existence of this internal tensional equilibrium relies on a very dynamic process with constant feedback loops between the internal biochemical contractile machinery and the external active generated forces.Our interest is to understand better this active mechanism by dynamically perturbing the tensional homeostatic system while studying its return to equilibrium.