LOCOMOTION DU NÉMATODE C ELEGANS : MÉCANIQUE, INTERACTION AVEC SON ENVIRONNEMENT, PROPRIOCEPTION ET BIOMIMÉTISME. – LOCOMELEGANS

Nous proposons d'étudier la locomotion du nématode C. elegans afin de construire un modèle de - mouvement intégrant les interactions mécaniques du ver avec son environnement. - C. elegans est un ver nématode non parasitaire mesurant 1 mm à l'âge adulte et constitue un modèle - pour les biologistes. Plaqué sur des gels aqueux plans par la capillarité, C. elegans avance et - recule en rampant sinusoïdalement. Son système sensoriel lui permet de percevoir de nombreux - stimuli. C. elegans réagit ainsi à des excitations mécaniques, à des substances volatiles et solubles, - aux gradients de température. Peu d'études ont été consacrées à la locomotion du ver en relation - avec ses interactions avec son substrat. - Notre projet se décompose en trois volets : - élaboration d'un modèle mécanique incorporant la friction du ver sur un substrat déformable. - L'influence du substrat sera abordée de manière approfondie (modification de la tension de surface - et de la viscosité du film mouillant le gel, de la rigidité, de la poroélasticité, de sa rugosité) et - les forces d'interaction entre ver et substrat seront mesurées directement d'une part grâce à la - déformation de gels micropatternés et d'autre part en déterminant l'activité musculaire du ver par - un marquage biologique. - la locomotion implique l'existence de boucles de réactions. L'origine de l'onde sinusoïdale - animant C. elegans est encore incomprise : les rétroactions sont mal identifiées et relèvent certainement - plutôt de la proprioception (c'est-à-dire qu'elles utilisent des variables internes du ver via - des capteurs de positions ou d'effort situés sur les muscles), que la perception directe de son - environnement par le sens du toucher. Nous étudierons ces rétroactions en modifiant la nature de - la friction entre ver et substrat et en faisant évoluer les vers dans des géométries confinées, tout - en mesurant l'activité musculaire du ver. - Nous profiterons pour ces deux premiers volets de la puissance des outils génétiques disponibles - chez le nématode pour visualiser son activité musculaire et neuronale et utiliser des mutants avec - une mécanoperception ou une connectivité neuronale modifiée. - à plus long terme, nous essaierons de construire un ver artificiel biomimétique reproduisant la - locomotion de C. elegans à partir de gels pouvant se déformer sous l'action de champs - (magnétique, électrique ou lumineux) et où l'ondulation propulsive serait produite sans l'aide d'un - générateur de fonction sinusoïdale mais par un système reproduisant les rétroactions du ver et - adaptant sa réponse à son environnement. - Ce projet, depuis l'analyse mécanique jusqu'à la construction d'un premier robot mou, devrait - permettre de mettre au point plusieurs méthodes innovantes comme la mesure de forces - locomotrices sur des substrats micropatternés, le criblage des vers mutants sur des labyrinthes et le - développement de la vidéomicroscopie asservie au déplacement d'organismes multicellulaires en - mouvement.