Développement robuste de la vie par des rétroactions physico-chimiques – LiPhysiX

Comment la vie se développe-t-elle de manière robuste dans des environnements bruyants ? Le développement des organismes vivants repose sur la différentiation et spécification des cellules. Ces processus sont rendus possibles par des gradients de morphogènes, c'est-à-dire des substances agissant comme des signaux pouvant être lus et interprétés par les cellules de manière dépendante de leur concentration. Pour parvenir à une formation adéquate des organes et à la compartimentalisation, ces gradients doivent rester nets et précis malgré les différentes sources de bruit biologique. Cependant, des observations expérimentales ont montré que les morphogènes peuvent initialement présenter des motifs de type “sel et poivre" qui sont ensuite affinés. Au cours des dernières décennies, des efforts ont été déployés pour comprendre séparément les bases chimiques et physiques de la morphogenèse. Cependant, il est désormais clair que les réactions chimiques au sein des cellules et dans les tissus affectent et sont affectées par les déformations mécaniques. La manière dont cette rétroaction contribue à la précision de la forme, des motifs et de la compartimentalisation demeure en grande partie inconnue. L'objectif de cette proposition est de révéler le rôle de l'interaction à plusieurs échelles entre la mécanique et la biochimie dans la formation de motifs protéiques et leur distribution. Je formulerai et étudierai un modèle mécano-chimique stochastique pour identifier la contribution des forces et des réactions à l'émergence d'instabilités mécano-chimiques et à la gestion du bruit. En établissant des collaborations avec deux groupes expérimentaux, je validerai les résultats du modèle dans des systèmes synthétiques et in vivo. Ce projet permettra d'éclairer les interactions complexes permettant un développement de la vie robuste et d'établir un cadre technique cohérent pour l'étude à long terme des organismes complexes avec des applications cliniques potentielles en vue.