Propriétés mécaniques des Cellules Musculaires Lisses isolées issues d’aortes humaines saines et anévrysmales

Mechanical properties of Smooth Muscle Cells isolated from healthy and aneurysmal human aortae

• Auteur / Autrice : Claudie Petit
• Direction : Stéphane Avril
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biomécanique
• Date : Soutenance le 26/04/2021
• Etablissement(s) : Lyon
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences Ingénierie Santé (Saint-Etienne)
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : École nationale supérieure des mines (Saint-Etienne ; 1816-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre Ingénierie et Santé
• Jury : Président / Présidente : Hassan Zahouani
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Stéphane Avril, Hassan Zahouani, Cécile Legallais, Claude Verdier, Alain Guignandon, Emmanuelle Planus, Patrick Lacolley, Delphine Gomez
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Cécile Legallais, Claude Verdier

Mots clés

Mots clés contrôlés

Anévrisme de l'aorte

Nanoindentation

Biomécanique

Aorte

Mots clés libres

Cellules Musculaires Lisses

Paroi Aortique

Biomécanique Cellulaire

Culture Primaire Humaine

Microscopie à Force Atomique

Nanoindentation

Modélisation Mécanique

Anévrisme Aortique

Tonus Basal

Smooth Muscle Cells

Aortic Wall

Cell Biomechanics

Human Primary Culture

Atomic Force Microscopy

Nanoindentation

Traction Force Microscopy

Mechanical Modelling

Aortic Aneurysm

Basal Tone

Résumé

La cellule musculaire lisse (CML) joue un rôle majeur dans la réponse biomécanique de la paroi aortique. Certains facteurs d’influence, telles que des conditions pathologiques, entraînent une dérégulation des processus de mécanosensibilité et de mécanotransduction de la CML. Ces changements se traduisent notamment par un changement de phénotype des CML contractiles vers synthétiques, afin de réparer le tissu qu’elles perçoivent comme défectueux. Le remodelage induit une rigidification et une fragilisation de la paroi qui devient alors plus sujette au risque de rupture. Toutefois, au vu du manque de données quantitatives à propos des propriétés mécaniques des CML aortiques humaines, leur caractérisation nous est apparue essentielle en conditions normales et pathologiques, afin de mieux anticiper les altérations conduisant à une lésion. Dans cette perspective, cette thèse présente un ensemble de travaux expérimentaux menés sur des CML issues de culture primaire d’origine humaine, issues de donneurs sains et anévrismaux. La caractérisation des CML repose sur deux techniques d’ingénierie : la traction force microscopie pour mesurer le tonus basal, et la nanoindentation par microscopie à force atomique pour accéder à la rigidité apparente de CML isolées. Les résultats montrent une augmentation des forces de traction dans les cellules anévrysmales, mais pas de changement de rigidité significatif. Les perspectives envisagées sont de caractériser les propriétés mécaniques dans le cytosquelette de ces cellules et d’évaluer comment les stimulations mécaniques affectent ces propriétés.

Smooth muscle cells (SMC) play a major role in the mechanobiological response of the aortic wall. Certain influencing factors, such as pathological conditions, lead to deregulation of the mechanosensitivity and mechanotransduction processes of the SMC. These changes are reflected in particular by a phenotypic change of the SMC, from contractile to synthetic, in order to repair the tissue which is perceived as deficient. Remodeling induces stiffening and weakening of the wall. Given the lack of quantitative data about the mechanical properties of human aortic SMCs, we undertook their characterization in normal and pathological conditions, in order to better anticipate alterations leading to injury. Accordingly, this thesis presents a set experimental studies carried out on SMCs from primary cultures of human origin, from healthy and aneurysmal donors. The characterization of SMCs is based on two engineering techniques: traction force microscopy to measure the basal tone, and nanoindentation by atomic force microscopy to measure the apparent stiffness of isolated SMCs. Results show increased tensile forces in aneurysmal cells, but no significant change in stiffness. Future work aims to characterize the mechanical properties in the cytoskeleton of these cells and to assess how mechanical stimuli affect these properties.