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Des gouttes d’huile pour mimer les cellules des tissus

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Marie Pinhas-Diena, responsable de la communication scientifique l T. 01 44 27 22 89 l M. marie.pinhas@upmc.fr

Des gouttes d’huile pour mimer les cellules des tissus

Approches biomimétiques : de la cellule au tissu

La structure des cellules, leurs propriétés mécaniques et le mouvement qui les anime sont régis par les propriétés de leur cytosquelette, un assemblage complexe et hautement dynamique de filaments protéiques qui s’étend dans tout le cytoplasme. La dynamique du cytosquelette et l’adhésion intercellulaire régulent des événements physiologiques clés comme la morphogénèse ou la migration des cellules métastatiques vers d’autres organes, responsables du développement du cancer dans l’organisme. Lea-Laetitia Pontani, chargée de recherche CNRS à l’institut des nanosciences de Paris (INSP, CNRS/UPMC) essaie de comprendre le fonctionnement du cytosquelette des cellules.

 

L’approche biomimétique consiste à reconstituer in vitro des systèmes mimant un comportement cellulaire donné. Ainsi, le mouvement de la bactérie Listeria monocytogenes, généré par l’actine cellulaire, a-t-il été reconstitué sur des billes de polystyrène et permet d’étudier l’influence des différentes protéines sur le mouvement ainsi recréé.

Dans les tissus bioinspirés, l’adhésion intercellulaire modifie la réponse du tissu aux perturbations mécaniques, les forces sur les cellules induisent le remodelage du cytosquelette et le cytosquelette contribue à réguler l’adhésion. Les propriétés (tension de surface, énergie d’adhésion) des émulsions biomimétiques sont proches de celles des agrégats cellulaires.

 

Mécanique des émulsions adhésives biomimétiques

Des émulsions dites biomimétiques permettent d’étudier la mécanique passive des tissus biologiques dans un cadre de matière molle. Les cellules dans les tissus sont remplacées par des gouttes d’huile qui miment leurs principales caractéristiques mécaniques dans les tissus : les gouttes sont stabilisées par une monocouche de phospholipides afin de mimer le feuillet externe de la membrane cellulaire tandis que l’adhésion cellulaire est reproduite grâce au greffage de ligands à la surface des gouttes.

 

Une émulsion biomimétique peut être visualisée en 3D grâce à la microscopie confocale. D. R.

 

Adhésion biomimétique dans une cellule de Scheludko

Des gouttes « modèles » miment les propriétés des cellules dans les tissus biologiques : leur taille est comparable à celle des cellules et la membrane cellulaire est remplacée par une monocouche fluide de phospholipides. Grâce à ce dispositif, il est possible d’étudier le mécanisme de formation des patches adhésifs et leur cinétique de croissance et de rupture sous traction.

 

Visualisation 3D des patches d'adhésion formés entre les gouttes dans une émulsion biomimétique. D. R.

 

Insertion de particules gonflables dans des tissus biomimétiques

Les émulsions utilisées miment les propriétés mécaniques et adhésives des tissus biologiques tout en permettant de s’affranchir de leur machinerie cellulaire complexe. Il s’agit ici de stimuler ces émulsions biomimétiques grâce à l’insertion de particules gonflables qui viendront donc appliquer une contrainte mécanique locale dans l’empilement de gouttes.

Pour en savoir plus :

Institut des nanosciences de Paris (INSP, CNRS/UPMC)Nouvelle fenêtre



24/05/16