Imagerie des propriétés mécaniques intracellulaires par nanosenseurs magnétiques – VISCOMAG2

Ce projet vise à identifier les origines hydro-mécaniques de processus d’organisation intracellulaires et tissulaires par une approche multi-échelle inspirée des concepts de rhéologie macroscopique. Nous mesurerons les propriétés hydro-mécaniques à l'aide de nano-bâtonnets magnétiques soumis à un champ magnétique tournant. Au-delà d’une fréquence critique, les bâtonnets cessent de suivre cette rotation de manière synchrone et se contentent d’osciller. La mesure de cette fréquence permet d’obtenir la viscosité du fluide, et leur degré de confinement dans le plan de rotation du champ donne accès au module d'élasticité. L’exploration stochastique 3D du milieu sera assurée par la translation Brownienne des sondes. En réduisant d'un ordre de grandeur la dimension des bâtonnets par rapport à l’existant, et en les (super)localisant en 3D, nous réaliserons une cartographie de viscoélasticité. Tout en prêtant attention au potentiel applicatif voire industriel des instruments développés, le clignotement optique des bâtonnets sera détecté par 3 techniques complémentaires: 1) l'holographie hétérodyne, technique aujourd'hui éprouvée dont le spectre s'étend au delà du MHz; 2) l'Imagerie de front d’onde par diffuseur, d'une mise en oeuvre très simple; 3) La Tomographie de Cohérence Optique, adaptée aux milieux biologiques épais. Chacune de ces techniques sera appliquée à des mesures à l’échelle (sub) cellulaire, en modifiant différents paramètres du cytosquelette afin d’en comprendre le rôle. Sur des assemblages 2D de cellules, un modèle artificiel de blessure permettra d’étudier l’influence de la rhéologie sur la cicatrisation. Enfin, en 3D, nous étudierons les propriétés mécaniques d’agrégats de cellules tumorales.