Modélisation Mathématique et Physique de la Réparation Régénérative – REGENR

Etude expérimentale et modélisation mathématique des réseaux de signalisation de la cicatrisation et de la régénération. Modélisation mathématique du comportement mécanique des tissus et des structures d’acto-myosine. Construction de modèles hybrides combinant les modèles précédents.

Nos résultats pour cette première période du projet sont d’abord ceux de la mise au point de différents protocoles expérimentaux :
- cicatrisation de l’EVL dans la gastrula
- cicatrisation/régénération de la peau sur le flanc de la larve et de l’adulte
- régénération de la nageoire caudale larvaire
- régénération de la nageoire caudale adulte
Dans ces différents contextes, nous avons établi des méthodes d’observation et de mesure des phénomènes aux différentes échelles pertinentes. Les premiers résultats marquants du projet sont :

1) Motivés par l’étude de la fermeture de plaie non convexes, et comme prévu dans le projet, nous avons étudié les mouvements par partie positive de la courbure et obtenu des résultats de monotonie qui montrent que c’est plus avantageux d’avoir la formation du câble d’acto-myosine seulement sur la partie convexe du bord de la plaie.

2) Dans le contexte de la régénération de la nageoire adulte, nous avons observé que ni les amputations répétées de la nageoire caudale ni l’âge n’interviennent ni sur le pouvoir de régénération ni sur la forme du régénérat.

3) Nous avons mis au point un protocole d’ablation de la nageoire caudale larvaire et montré qu’il a une augmentation du taux de croissance globale en réponse à l’ablation. Dans ce cadre, la prolifération cellulaire est elle aussi significativement augmentée et a lieu dans une zone très étendue et non sous une forme restreinte au blastème.

- Le partenaire 3 a développé un modèle biomécanique de la gastrulation MECAGEN, mis en œuvre dans une simulation de type « agents centrés » et visant à réaliser le couplage mécano-chimique entre dynamiques cellulaires et génétiques. L'objectif est d'intégrer le mouvement collectif des cellules et la dynamique de l’expression des gènes qui sous-tend la cicatrisation et la régénération des tissus. Les mesures quantitatives reconstruites à partir de la simulation d’une et de l’imagerie in vivo d’autres part sont comparées à partir de l’exploration systématique de l’espace multidimensionnel des paramètres. Nous allons explorer le potentiel de MECAGEN pour la construction du modèle hybride de la tâche 2 (collaboration entre les partenaires 1, 3, 4 et 5).
- L’étude de la variation des processus de réparation tissulaire en fonction de l’âge des spécimens et les caractéristiques (taille, géométrie) de la blessure est poursuivie (expérimentation par les partenaires 2 et 5).
- L’acquisition de données quantitative sur les comportements cellulaires et la dynamique du cytosquelette d’acto-myosine lors de la cicatrisation/régénération dans l’embryon et la larve se poursuivent (partenaires 2 et 3). L’acquisition, le traitement et l’analyse des images sont faits par l’ensemble des partenaires en s’appuyant sur les plateformes IBiSA Bioemergences (partenaire 3) et ISDV-vitro (partenaire 4). Tous les partenaires contribuent au développement des modèles théoriques.

2 articles publiés (à 18 mois)