Influence des propriétés mécaniques du substrat sur la migration de l'adhésion cellulaire

Influence of substrate mechanical properties on cell migration and adhesion

• Auteur / Autrice : Marion Ghibaudo
• Direction : Jean-Marc Di Meglio, Benoît Ladoux
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Interfaces Physique - Biologie
• Date : Soutenance en 2008
• Etablissement(s) : Paris 7

Mots clés

Mots clés contrôlés

Anisotropie

Contacts focaux

Spécificité du substrat

Mouvement cellulaire

Cytosquelette

Résumé

L'adhésion et la migration des cellules jouent un rôle important dans de nombreux mécanismes cellulaires qui vont de la morphogenèse à la prolifération tumorale en passant par la réparation des tissus. Il est maintenant bien établi que l'environnement physique et mécanique des cellules a une grande influence sur de nombreuses fonctions cellulaires comme l'adhésion et la migration ainsi que sur leur devenir et donc leur différentiation. Pour contrôler les propriétés de l'environnement cellulaire, nous avons choisi de combiner des méthodes de micro-fabrication issues de la microélectronique aux techniques de biologie cellulaire et moléculaire. Nous nous sommes notamment intéressés à l'influence de la rigidité du support sur la migration cellulaire et les forces mécaniques exercées par les cellules, des fibroblastes, sur la matrice. Pour cela, nous avons utilisé un substrat constitué de micro-piliers flexibles, qui ont servi de micro-capteurs de force. Nous avons montré que les cellules employées adaptent les forces qu'elles exercent sur leur support à la rigidité de ce dernier. Nous avons ensuite étudié l'influence de la topographie du substrat sur la migration cellulaire. Nous avons pour cela également utilisé des micro-piliers, mais dont le diamètre est 5 à 10 fois supérieur aux précédents. Les cellules, en migrant, rencontrent donc alternativement des surfaces lisses et rugueuses. Nous avons montré que dans ces environnements, les cellules adoptent un comportement s'approchant de celui observé dans un gel tridimensionnel et que le noyau joue un rôle dans cette migration. Enfin, nous avons commencé l'étude de l'étalement cellulaire dans ces environnements textures.

Cell adhesion and migration play a significant role in numerous cell mechanisms, from morphogenesis to metastasis. It is well known that the cell micro-mechanical environment has a strong influence on multiple cell functions such as adhesion, migration and also differentiation. To control the cell environment properties, we chose to combine micro-fabrication techniques, adapted from micro-electronics, with cell and molecular biology. We focused on the influence of substrate stiffness on cell, here fibroblasts, migration and forces on their matrix. For that, we used flexible micro-pillars as force detectors. We showed that cells adapt the forces they exert on their substrate to its rigidity. We then studied the influence of substrate topography on cell migration. We also used micro-posts, but with higher dimensions (5 to 10 times larger). Migrating cells encounter fiat and bumpy surfaces when migrating. We showed that in these environments, cells adopt a behavior close to the one observed in a 3D environment, and also that the nucleus stiffness is involved in this behavior. Then we did a preliminary work on spreading cells in these environments.