Polymères d'actine dans le cortex cellulaire : une approche via la dynamique des populations – ACTIPOP

Les propriétés mécaniques des cellules embryonnaires déterminent une grande diversité de comportements cellulaires, allant de la division cellulaire à la polarisation et aux changements de forme des cellules. Ces propriétés jouent un rôle critique au cours du développement embryonnaire et de la morphogenèse, car elles contribuent à la fois à la position, à la forme et au destin des cellules et des organes, mais aussi à des processus pathologiques tels que la conversion métastatique dans le cancer. La mécanique cellulaire est largement définie par la dynamique d'un polymère composite biologique, le cytosquelette d'actomyosine. Ce squelette est notamment façonné par les interactions entre les polymères d'actine présents dans le cortex cellulaire, modulées par d'autres protéines telles que les formines, Arp-2/3 et les protéines de coiffe. Considérer cette dynamique comme celle d'une population de polymères individuels interagissant dans un environnement (potentiellement structuré et/ou fluctuant) est le point de vue clé au cœur de ce projet. Dans des travaux antérieurs, le consortium a développé un premier modèle stochastique de telles populations, sans structure spatiale ni fluctuations temporelles, mais incorporant la stochasticité des rencontres entre molécules. Un code C++ a été développé pour simuler efficacement ces dynamiques de population complexes. Un modèle d'arbres évoluant de façon aléatoire a également été créé pour comprendre la dynamique de branchement et de (dé)polymérisation d'un seul polymère ramifié. Dans ce projet, nous confronterons les modèles existants à des données expérimentales afin de tester leur validité empirique, et nous généraliserons les modèles mathématiques (processus de Markov à valeurs mesures ou arbres) et leur analyse afin d'incorporer des interactions dépendant de l'espace, l'impact d'un environnement fluctuant dans l'espace et/ou le temps et des phénomènes plus complexes tels que la fragmentation des polymères par les cofilines.