Gels actifs sous régulation biochimique, expériences et théorie – Morphoregulon

Le cytosquelette d’acto-myosine détermine les formes cellulaires et joue des rôles essentiels dans des phénomènes cellulaires. C’est un réseau de polymères hors d’équilibre, avec une dynamique continue de dépolymérisation et polymérisation, et l’action de moteurs moléculaires qui transforment énergie chimique en contraintes mécaniques. L’ensemble forme un gel actif. Le cytosquelette est couplé avec des réseaux biochimiques qui comprennent les GTPases Rho. Si les propriétés physiques des gels actifs et les organisations des réseaux chimiques ont été étudiées en détails, les couplages entre mécanique du cytosquelette et signalisation biochimique ont été négligés, ce qui limite l’impact des études physiques pour comprendre les phénomènes cellulaires.
Dans ce projet, nous proposons une approche croisée, théorie et expériences, pour comprendre les dynamiques spatio-temporelles des complexes acto-myosine et de Rho. Les descriptions des gels actifs et de leurs éléments de régulation qui interagissent permettront de dégager les mécanismes conduisant à leurs formations. Les comparaisons quantitatives entre expériences et théorie seront réalisées pour identifier d’abord les paramètres de contrôle, comparer les diagrammes de phase théoriques et expérimentaux, et classer les dynamiques des structures du cytosquelette. Nous révélerons ainsi les principes physiques de la matière active adaptative.
Des structures ont déjà été trouvées pour différents types cellulaires. Nous utiliserons divers types cellulaires pour établir les structures génériques avec des fonctions partagées malgré leurs différences dans leurs compositions moléculaires. Cela mènera à l’identification de morphorégulons, c’est-à-dire de modules composés d’éléments du cytosquelette avec des molécules de signalisation qui génèrent ces structures. Ce projet permettra d’établir une vision quantitative de la manière dont la matière vivante prend ses formes et s’adapte en fonction de conditions extérieures.