The roles of momentum flux at different scales

• Auteur / Autrice : Antoine Fruleux
• Direction : Ken Sekimoto
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : [Matière condensée et interfaces]
• Date : Soutenance en 2014
• Etablissement(s) : Paris 7

Mots clés

Mots clés contrôlés

Cellules -- Agrégation

Moment angulaire

Dictyostelium

Impulsion (mécanique)

Résumé

Dictyostelim Discoideum forms a multi-cellular 3D aggregate when starved. This aggregate, coordinated by the interior chemical waves of cAMP, migrates like a siime in which the individual cells undergo active ''cortical flow'' — a topological combination of the presence of ''pushers'' and. . Pullers''. It was already known that, paradoxically, the migrating aggregate can exert a ''bulk'' force whose magnitude increases with its volume rather than with its contact area with surrounding objects. To understand the origin of such a force, we formulated a general mechanical description in terms of the momentum flux and angular momentum flux, where the fluxes are described by the force and torque at the cell-cell interfaces of arbitrary shape and interaction [1]. Applied to the steady motion of the aggregate, the theory explains how the cortical flow of the bulk cells gives rise to the force of migration through the coupling between the linear momentum and angular momentum fluxes. Our model also describes the data of migrating velocity under external force hitherto unexplained [2]. [1] AF and K. Sekimoto, arXiv:1406. 4820v2 (under review). [2] idem (in preparation).

Privé de nutriments, Dictyostelium Discoideum forme un agrégat multicellulaire 3D. Cet agrégat, coordonné par des ondes chimiques de cAMP interne, migre comme une ''limace'' dans laquelle chaque cellule est le siège d'un ''écoulement cortical'' - une combinaison topologique de ''pushers'' et ''pullers''. On sait que, paradoxalement, l'agrégat lorsqu'il migre peut exercer une force dont l'amplitude croit avec le volume plutôt qu'avec la surface de contact avec les objets qui l'entourent. Pour comprendre l'origine d'une telle force, nous avons formulé une description mécanique générale de ces milieux en termes des flux de quantité de mouvement et flux de moment angulaire. Ces flux sont exprimés en fonction des forces et couples aux interfaces cellule-cellule, quel que soit le type d'interaction ou la forme des cellules [1]. Cette théorie, appliquée au déplacement stationnaire de l'agrégat, explique comment l'écoulement cortical des cellules au coeur de l'agrégat contribuent à la force de migration à travers le couplage entre flux de quantité de mouvement et flux de moment angulaire. Notre modèle explique aussi d'autres données jusqu'alors inexpliquées sur la vitesse de migration de l'agrégat soumis à une force extérieure [2]. [1] AF and K. Sekimoto, arXiv:1406. 4820v2 (under review). [2] idem (in preparation).