Morphogenèse et croissance des tissus biologiques mous

Morphogenesis and Growth of Soft Biological tissues

• Auteur / Autrice : Anna Dai
• Direction : Martine Ben Amar
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance le 18/09/2023
• Etablissement(s) : Sorbonne université
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Physique en Île-de-France (Paris ; 2014-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de physique de l'ENS (Paris ; 2019-....)
• Jury : Président / Présidente : Jean-François Joanny
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Mingming Wu, Alain Goriely
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Mokhtar Adda-Bedia, Yoël Forterre

Mots clés

Mots clés contrôlés

Éléments finis, Méthode des

Croissance

Feuilles

Morphogenèse

Caenorhabditis elegans

Élasticité

Tissus (histologie) -- Propriétés mécaniques

Mots clés libres

Morphogenèse

Morphoélasticité

Biomécanique

Réseau actif

Croissance des feuilles

Représentation conforme

Morphogenesis

Morphoelasticity

Biomechanics

Active network

Leaf growth

Conformal mapping

Résumé

Les tissus et organes biologiques possèdent une multiplicité de structures et de morphologies qui sont intimement liées à leurs conditions environnementales et à leurs fonctions. Leur organisation, leur forme et leur évolution sont profondément influencées par la régulation mécanique au cours de leur croissance et de leur développement. Pour clarifier ce processus complexe, les outils mathématiques aident à reconstruire l'ensemble du processus de croissance et de développement en analysant des modèles physiques impliquant la géométrie, la croissance, la déformation active, les propriétés des matériaux et les facteurs environnementaux. Cette thèse se focalise sur la matière molle active biologique dans deux cas : la croissance des feuilles naturelles et la transformation de la forme des embryons de C. elegans. La formation et l'évolution de la morphologie sous le couplage force-croissance et le mécanisme d'interaction entre l'information biologique et la mécanique sont élucidés grâce au développement d'un modèle théorique d'élasticité continue, combiné à l'analyse de données expérimentales et à la simulation par éléments finis.

Biological tissues and organs possess a multiplicity of structures and morphologies that are intimately linked to their environmental conditions and functions. Their organization, shapes and evolution are profoundly influenced by mechanical regulation during their growth and development. To clarify this complex process, mathematical tools help to reconstruct the entire growth and development process by analyzing physical models involving geometry, growth, active deformation, material properties, and environmental factors. This thesis focuses on the biological active soft matter in two cases: the growth of natural leaves and the shape transformation of C. elegans embryos. The formation and evolution of morphology under force-growth coupling and the mechanism of how biological information interacts with mechanics, are elucidated through the development of a continuous elasticity theoretical model, combined with the analysis of experimental data and FEM simulation.