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

par Maxime Liboz

Projet de thèse en Physique

Sous la direction de Clément Campillo, Juan Pelta et de Sid Labdi.

Thèses en préparation à Paris Saclay , dans le cadre de Sciences Chimiques : Molécules, Matériaux, Instrumentation et Biosystèmes , en partenariat avec LAMBE - Laboratoire analyse et modélisation pour la biologie et l'environnement (laboratoire) et de Université d'Évry-Val-d'Essonne (établissement de préparation de la thèse) depuis le 01-10-2018 .


  • Résumé

    Les propriétés mécaniques des cellules vivantes reflètent leurs états physiologiques et pathologiques. En particulier, les cellules cancéreuses sont en générale 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 et la membrane plasmique, 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. Par conséquent nous utilisons des micropatrons adhésifs pour mesurer de façon standardisée les propriétés mécaniques de la cellule par AFM en lien avec leur potentiel métastatique. Avec les micropatrons, toutes les cellules considérées ont alors la même géométrie, la même architecture et le même microenvironnement, ce qui réduira la variabilité inter- et intra-cellulaires. L'objectif de la thèse est de mettre au point un protocole standardisé de mesure des propriétés mécaniques cellulaires (élasticité, adhérence, interaction membrane-cytosquelette) puis de l'appliquer à des échantillons de complexité croissante : lignées de cellules cancéreuses, cellules tumorales circulantes et cellules extraites de biopsies afin de discriminer des lignées plus ou moins invasives en fonction de leurs propriétés mécaniques. Ceci fournira une compréhension profonde de la mécanique cellulaire ainsi que de nouveaux biomarqueurs pour le diagnostic. A terme, l'objectif est de développer au LAMBE la fabrication des micropatrons. Ce projet représente un axe de recherche important et en fort développement au LAMBE d'Evry (financement Sésame de la région Ile de France en 2016, achat d'un AFM en 2017) en collaboration avec la BioBanque de l'Hopital Lariboisière. Le candidat bénéficiera au quotdien de l'expertise en biophysique et mécanique cellulaire du LAMBE et aura accès à du matériel cellulaire original fourni par la BioBanque. Cette demande de thèse s'intègre dans un projet plus global de trouver de nouveaux marqueurs pour le pronostic et le diagnostic des cancers. Dans ce cadre l'ANR Epsilomics (BioBanque de l'Hopital Lariboisière, Satie-IDA-ENSParis-Saclay, LAMBE, Excilone, début dec 2017) a pour but de sélectionner à partir de biofluides de patients atteints de cancers des cellules circulantes qui seront destinées à faire de nouvelles tumeurs. Ainsi nous pourrons étudier leurs propriétés mécaniques.

  • 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 states. In particular, cancer cells are generally softer than their healthy counterparts and tumors harder than normal tissue. These mechanical properties, determined largely by the cytoskeleton and the plasma membrane, govern the processes of migration, division or cell spreading. Nevertheless, studying cellular mechanics and being able to use it as a diagnostic tool is a challenge because of the complexity of the structure and organization of the cells. Therefore we use adhesive micro patterns to measure in a standardized way the mechanical properties of the cells by AFM in relation to their metastatic potential. With the micro patterns, all the cells considered then have the same geometry, the same architecture and the same microenvironment, thus reducing inter and intra-cellular variability. The aim of the thesis is to develop a standardized protocol for measuring cellular mechanical properties (elasticity, adhesion, membrane-cytoskeleton interaction) and then apply it to increasingly complex samples: cancer cell lines, circulating tumor cells and cells extracted from biopsies to discriminate more or less invasive lines according to their mechanical properties. This will provide a deep understanding of cellular mechanics as well as new biomarkers for diagnosis. Ultimately, the goal is to develop in LAMBE the production of micropatrons. This project represents an important and fast-growing research axis at LAMBE d'Evry (Sésame financing of the Ile de France region in 2016, purchase of an AFM in 2017) in collaboration with the BioBank of Hopital Lariboisière. The candidate will benefit from LAMBE's biophysics and cell mechanics expertise and will have access to original cellular material provided by the BioBank. This thesis application fits into a more global project to find new markers for the prognosis and diagnosis of cancers. In this context, the ANR Epsilomics (BioBank of the Lariboisière Hospital, Satie-IDA-ENSParis-Saclay, LAMBE, Excilone, early December 2017) aims to select circulating cells from biofluids of cancer patients. to make new tumors. Thus we will be able to study their mechanical properties.