– RheoCellMb

Ce projet a pour but une description de l'activité biomécanique de l'interface cellulaire, regroupant la membrane plasmique et le cytosquelette sous-jacent. Notre équipe possède une expérience solide de l'application d'approches Physiques à des problèmes de Biologie cellulaire, aussi bien du point de vue expérimental que théorique. Nous construirons des modèles physiques, et nous réaliserons des observations expérimentales, pour caractériser la réactivité physique de l'interface cellulaire. Nous poursuivrons deux directions principales de recherche. - Dans un premier temps, nous analyserons en détail le comportement rhéologique de l'interface cellulaire. Expérimentalement, nous utiliserons la technique des pinces optiques pour mesurer la réponse de la membrane cellulaire à une perturbation mécanique locale bien contrôlée. Théoriquement, un modèle d'éléments viscoélastiques liés à la membrane par des liens métastables rendra compte de la déformabilité du cytosquelette, de ces mouvements actifs et passifs, et de son possible détachement de la membrane. Nous nous attacherons en particulier à l'étude de la propagation d'une perturbation le long de la membrane plasmique, à l'effet de l'activité biochimique du cytosquelette, ainsi qu'à l'importance du recyclage de membrane avec l'intérieur de la cellule. Notre approche sera caractérisée par une interaction constante entre observation expérimentale et modélisation théorique. De plus, nous explorerons pour la première fois une grande variété de conditions expérimentales. D'un point de vue Physique, nous serons inspiré par les études rhéologiques de fluides complexe pour relier les propriétés structurales d'un système à sa réponse mécanique. D'un point de vue biologique, nous utiliserons des cellules transfectées, des drogues à action spécifique, ainsi que le suivi de protéines fluorescentes. Nous bénéficierons grandement de connexions bien établies avec des laboratoires de Biologie voisins (Institut Curie, Institut Cochin). - Le second aspect de notre projet est plus aventureux. Nous essayerons de déterminer les bases physiques du processus de phagocytose. Notre but est de comprendre les forces misent en jeu lorsqu'une cellule spécialisée ingère ou une cellule morte ou une particule étrangère. La cellule fait croître un cortex d'actine sous la particule, qui déforme sa membrane plasmique jusqu'à envelopper complètement la particule. Bien que ce processus implique une cascade complexe de signalisation propre, nous espérons contribuer à sa compréhension à l'aide d'approches Physiques. Théoriquement, nous modéliserons l'actine par un réseau élastique continu. La polymérisation des filaments sous la particule crée des contraintes dans le réseau, qui conduisent à la génération de forces. Nous pensons que l'état mécanique de la membrane joue un rôle important dans la formation du cortex d'actin. Les contraintes membranaires seront incluses dans notre modèle de croissance du cortex, et seront mesurées expérimentalement par pinces optiques. Nous essayerons également d'influencer la phagocytose en tirant de long tubes membranaires qui augmenteront la tension membranaire au voisinage du site de phagocytose. La variation de tension sera un test crucial de notre théorie. Cette partie du projet sera réalisée en collaboration avec F. Niedergang (Institut Cochin) une Biologiste cellulaire spécialiste de la phagocytose.