Rhéologie à l’échelle d’une cellule vivante - Archive ouverte HAL Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2005

Single Cell Rheology

Rhéologie à l’échelle d’une cellule vivante

Résumé

From epigenetics to mecanotransduction, there is increasing evidence that mechanical properties play a central role in the development and the survival of organisms. To determine the mechanical properties of isolated living cells, we built a single cell rheometer. Individual cells, of various types, were strained under constant stress (creep experiment). Their creep function always scaled with a power law of time (J(t) = At^(α)). The exponent gave a normal distribution around 0.25, whereas the distribution of the prefactor was log-normal. As the mechanical response was linear, we could compare our creep parameters to those observed previously by dynamical rheology (magnetocytometry, AFM). Thus we confirmed, qualitatively as well as quantitatively, results obtained with local and oscillating perturbations. In order to identify the contribution of cytoskeletal elements to the mechanical properties, we compared wild-type and vimentin-deficient fibroblasts. We found that vimentin had no effect on the form of the creep function, but was necessary to maintain mechanical integrity at high strain. In addition, we measured the force generated by a cell upon spreading between two glass microplates. Preliminary results indicated that myoblasts adapted the force they applied to the stiffness of the microplates.
De l'épigénétique (méthylation de l'ADN) à la mécanotransduction, il y a un nombre croissant de preuves que les propriétés mécaniques jouent un rôle essentiel dans le développement et la survie des organismes. Pour sonder les propriétés mécaniques d'une cellule vivante, nous avons mis au point un véritable rhéomètre à cellule unique. Ainsi avons-nous pu montrer, pour la première fois à l'échelle de la cellule entière, que la fonction de fluage suivait une loi de puissance fonction du temps (J(t) = At^(α)) pour tous les types cellulaires sollicités. L'exposant est distribué normalement autour de 0, 25. Le préfacteur est, pour sa part, distribué de manière log-normale. Ayant déterminé le régime linéaire, nous avons pu comparer nos résultats de fluage aux mesures de rhéologie dynamique (magnétocytométrie, AFM). Nous avons ainsi confirmé, qualitativement et quantitativement, les résultats obtenus par des techniques où la sollicitation est locale et oscillante. Par ailleurs, en vue d'identifier la contribution des éléments du cytosquelette à la réponse mécanique d'une cellule, nous avons réalisé des mesures sur des fibroblastes n'exprimant pas la vimentine et sur des fibroblastes sauvages. Il a été mis en évidence que la vimentine n'avait pas d'incidence sur la forme de la fonction de fluage mais qu'elle était nécessaire au maintient de l'intégrité mécanique à grande déformation. Enfin nous avons pu mesurer la force exercée par une cellule lorsqu'elle s'étale entre les deux lamelles de verres. Des résultats préliminaires semblent indiquer que les myoblastes sont capables d'adapter leur force à la raideur des lamelles.
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Citer

Nicolas Desprat. Rhéologie à l’échelle d’une cellule vivante. Biophysique [physics.bio-ph]. Université Paris Diderot, 2005. Français. ⟨NNT : 2005PA077095⟩. ⟨tel-01146178⟩
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