Thèse soutenue

Modélisation de la morphogenèse des tissus épithéliaux
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Auteur / Autrice : Diego Contreras
Direction : Vincent HakimFrancis Corson
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Physique
Date : Soutenance le 16/12/2019
Etablissement(s) : Paris Sciences et Lettres (ComUE)
Ecole(s) doctorale(s) : Physique en Île de France
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de physique de l'ENS (Paris ; 2019-....)
Établissement de préparation de la thèse : École normale supérieure (Paris ; 1985-....)
Equipe de recherche : Équipe de recherche Biophysique et neuroscience théoriques (Paris)
Jury : Président / Présidente : Sylvie Hénon
Examinateurs / Examinatrices : Vincent Hakim, Francis Corson, Sylvie Hénon, Alice Nicolas, Romain Levayer, François Payre
Rapporteurs / Rapporteuses : Alice Nicolas, Romain Levayer

Mots clés

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Mots clés contrôlés

Résumé

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Les tissus épithéliaux sont ubiquitaires dans les organismes vivants, couvrant des surfaces et séparant différents compartiments dans divers organes et espèces. L'épithélium est le premier tissu qui apparaît au cours du développement et il joue un rôle central pour en structurer les étapes. Dans ce processus complexe, les interactions entre les divisions cellulaires, la signalisation chimique et les forces mécaniques permettent l’émergence de différents tissus avec des fonctions diverses. Dans l’élucidation des mécanismes en jeu dans la mécanique des tissus épithéliaux, un outil utile est constitué par les modèles de vertex, dans lesquels les cellules sont représentées de façon simplifiée par des polygones. La simulation de la division cellulaire dans ces modèles, produit des tissus avec des cellules géométriquement irrégulières, semblables à celles observées dans les épithéliums naturels, même quand les propriétés mécaniques des différentes cellules sont identiques. Les analyses théoriques existantes sont cependant, pour la plupart, confinées aux réseaux réguliers hexagonaux. Dans ce travail, nous proposons une analyse théorique d’un modèle de vertex géométriquement désordonné. Nous commençons par quantifier à l’aide de simulations numériques, les propriétés géométriques et mécaniques des cellules, dans des tissus désordonnés produits par différentes règles de division cellulaires ou simplement par la relaxation en présence de bruit. Nous développons ensuite une analyse simple de type « champ moyen » pour décrire ces propriétés. Cette description est étendue au cas d’une cellule ou d’un clone de cellules interagissant avec le tissu environnant aux propriétés mécaniques différentes, une situation qui se retrouve dans différents contextes biologiques. Cela nous permet de jeter un pont entre la théorie et l’expérience et de prédire quantitativement comment cette variation mécanique affecte la géométrie et la topologie et d’ajuster un modèle mécanique aux observations empiriques de la géométrie des membranes cellulaires dans un tissu. Finalement, en collaboration avec le groupe de F. Payre (Université de Toulouse), nous appliquons cette analyse pour décrire la géométrie et la dynamique des divisions cellulaire au cours de la différenciation de l’épiderme de la mouche. Nous nous attachons particulièrement à caractériser les propriétés mécaniques d’un clone de cellules qui prolifère différemment du tissu environnant.