Utilisation de micropatrons pour standardiser les mesures de mécanique cellulaire par AFM, application aux cellules cancéreuses

par Maxime Liboz

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Clément Campillo et de Juan Pelta.


  • Résumé

    Les propriétés mécaniques des cellules vivantes reflètent leur état physiologique et pathologique. En particulier, les cellules cancéreuses sont plus molles que leurs homologues saines et les tumeurs plus dures que le tissu normal. Ces propriétés mécaniques, déterminées en grande partie par le cytosquelette, gouvernent les processus de migration, division ou étalement cellulaire. Néanmoins, étudier la mécanique cellulaire et pouvoir l'utiliser comme outil de diagnostic est un défi à cause de la complexité de la structure et l'organisation des cellules. Nous proposons donc d'utiliser des micropatrons adhésifs pour mesurer de façon standardisée les propriétés mécaniques de cellules à géométrie imposée et de tester si ces propriétés sont liées à leur potentiel métastatique. Nous avons mis au point un protocole de mesure et d'analyse des propriétés mécaniques cellulaires que nous appliquons à une lignée invasive et une lignée métastatique. Nous montrons que l'effet du micropatron est très différent selon la lignée cellulaire, et que l'on n'observe pas systématiquement une réduction de la variabilité de l'élasticité sur micropatron. La répartition de cette élasticité s'explique d'une part par l'organisation de leur cytosquelette d'actine, d'autre part par le taux d'étalement des différentes lignées sur un même type de micropatron. L'effet des micropatrons est donc subtil mais leur utilisation pour comparer des lignées cancéreuses fournit des observables nouvelles, qui pourraient être utilisées pour d'autres types cellulaires.

  • Titre traduit

    Using micro patterns to standardize cell mechanics measurements by AFM, application to cancer cells


  • Résumé

    The mechanical properties of living cells reflect their physiological and pathological state. In particular, cancer cells are generally softer than their healthy counterparts and tumors harder than normal tissue. These mechanical properties, largely determined by the cytoskeleton, govern the processes of cell migration, division or spreading. Nevertheless, studying cell mechanics and being able to use it as a diagnostic tool is a challenge because of the complexity of the structure and organization of cells. We therefore propose to use adhesive micropatterns to measure in a standardized way the mechanical properties of cells with imposed geometry and to test whether these properties are related to their metastatic potential. We have developed a standardized protocol to measure and analyze cellular mechanical properties that we apply to an invasive line and a metastatic line. We show that the effect of the micropattern is very different depending on the cell line, and that we do not systematically observe a reduction in the variability of the elasticity values on micropatterns. The distribution of cell elasticity is explained on the one hand by the organization of their actin cytoskeleton, and on the other hand by the variable spreading rate of the different lines on the same type of micropattern. The effect of micropatterns is therefore subtle, but their use to compare cancer lines provides new observables, which could be used for other cell types.