Note publique d'information : Depuis une vingtaine d'années, les preuves de l'importance de la mécanique dans les
processus biologiques n'ont cessé de s'accumuler. Par exemple, une cellule est capable
de détecter les caractéristiques physiques de son environnement (rigidité, anisotropie,...)
et d'agir mécaniquement en retour (étalement, migration,...)- Dans ce cadre, nous
avons étudié, grâce à un rhéomètre uniaxial à cellule unique, deux aspects de la mécanique
cellulaire : •D'une part, nous nous sommes intéressés aux propriétés rhéologiques,
à savoir la déformation cellulaire sous contrainte contrôlée. Nous avons ainsi mis
en évidence une identité remarquable entre le comportement en fréquence à petites
déformations (ɛ<10%) et le fluage à grandes déformations (ɛ <100%). Ce résultat indique
une linéarité de la réponse cellulaire à grandes déformations et plaide en faveur
d'un apport de matière (notamment au niveau du cortex) pour répondre à la sollicitation
mécanique. •D'autre part, l'objet principal de cette thèse a été l'étude du phénomène
de sensibilité cellulaire à la rigidité de son environnement : la « durotaxie ». Nous
avons mesuré pour la première fois la vitesse de « contraction » ainsi que la puissance
mécanique fournie par une cellule isolée pour défléchir des lamelles de différentes
raideurs. Les évolutions de la vitesse et de la puissance en fonction de la raideur
se sont avérées identiques aux lois de la contraction acto-myosine en fonction de
la charge. Ce parallèle nous a amenés à proposer un modèle, purementmécanique (type
adaptation d'impédance), permettant d'expliquer le phénomène de durotaxie.
Note publique d'information : During the last two decades, the importance of mechanics in biological processes was
clearly revealed. For instance, a cell is able to detect the physical characteristics
of its surrounding (rigidity, anisotropy...) and, in turn, to mechanically act on
it (spreading, migration...). In this context, we used a uniaxial micro-rheometer
to study two aspects of single cell mechanics: On the one hand, we investigated the
rheological properties, i.e. the cell strain when submitted to different controlled
stresses. We have shown a remarkable similarity between the small strain behaviour
under oscillating stress (ɛ < 10%) and the creep response at high strains (ɛ < 100%).
These results imply linearity of the cell response at high strains, and could probably
be due to protein recruitment (particularly in the cell cortex). On the other hand,
the main part of this work was devoted to the study of the cell sensitivity to the
rigidity of its mechanical environment, a phenomenon called durotaxis. We have measured
for the first time the contraction speed as well as the mechanical power supplied
by an isolated cell to bend glass microplates of différent stiffnesses. The evolution
of the speed and the power as fonctions of the stifmess of the plates could be explained
by the laws of acto-myosin contraction under different loads. These fîndings lead
us to suggest that durotaxis could be a phenomenon of a purely mechanical origin,
based on rigidity matching.
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