Thèse soutenue

Guidage par contact collectif de monocouches cellulaires : migration en bandes polaires et formation de bicouches orthogonales

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Auteur / Autrice : Mathilde Lacroix
Direction : Pascal Silberzan
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Physique
Date : Soutenance le 30/05/2022
Etablissement(s) : Université Paris sciences et lettres
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Physique en Île-de-France (Paris ; 2014-....)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Physico-chimie Curie (Paris ; 1996-....) - Laboratoire Physico-Chimie Curie [Institut Curie]
établissement opérateur d'inscription : Institut Curie (Paris ; 1978-....)
Jury : Président / Présidente : Abdul I. Barakat
Examinateurs / Examinatrices : Pascal Silberzan, Karine Anselme, Sylvain Gabriele, Salima Rafaï, Raphaël Voituriez
Rapporteurs / Rapporteuses : Karine Anselme, Sylvain Gabriele

Résumé

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Les flux cellulaires collectifs au sein des tissus jouent un rôle central dans les processus biologiques tels que la morphogenèse, la cicatrisation ou la progression du cancer. In vivo, la migration cellulaire est influencée par des structures orientées telles que les fibres de matrice extracellulaire, qui peuvent être imitées in vitro par des topographies rainurées. Bien que le "guidage par contact" de cellules individuelles ait été étudié de manière approfondie, on en sait moins sur la réponse d’ensembles de cellules à ces signaux anisotropes. Dans cette thèse, nous utilisons le guidage par contact pour induire des comportements collectifs dans des monocouches de cellules confluentes.Nous nous concentrons tout d'abord sur les cellules épithéliales HBEC qui ont une dynamique chaotique sur des substrats non structurés. Lorsqu'elles sont déposées sur des rainures subcellulaires, ces cellules s'organisent spontanément en larges bandes supra cellulaires, alternantes, non périodiques, de plusieurs millimètres de long, et migrant dans des directions antiparallèles. En combinant des expériences avec une description hydrodynamique des fluides polaires actifs et des simulations de particules, nous montrons que notre système subit une transition d’un état désordonné à un état ordonné contrôlée par des forces de traction polaires et un couplage polarité-vitesse. Augmenter la profondeur des sillons favorise cette transition et stabilise le motif de migration en bandes via l’anisotropie de la friction.Nous étudions ensuite la formation de couches de cellules empilées orthogonalement. Nous avons conçu des substrats rainurés juxtaposés orthogonalement pour imposer d’importants gradients d’orientation le long d’une interface. Grâce à cette géométrie, nous avons réussi à contrôler la formation spontanée de bicouches orthogonales de myoblastes à grande échelle. En combinant les expériences avec une description hydrodynamique des fluides nématiques actifs, nous montrons que l'interaction entre des gradients abrupts d'orientation et des forces de traction nématiques actives conduit à des flux complexes et déclenche l'initiation et la progression de bicouches.