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La danse des cellules, une question de persistance

publié le

Les monocouches de cellules épithéliales, qui peuvent être considérées comme un modèle expérimental de tissus biologiques, présentent de remarquables corrélations de déplacement et de vitesse sur des distances de dix tailles de cellules ou plus. Ces déplacements corrélés rappellent certains mouvements coopératifs qualitativement similaires observés dans les liquides surfondus ainsi que dans les nématiques actifs.

Dans le dernier numéro de Nature Communications, une collaboration impliquant un chercheur du LIPhy et des chercheurs des universités de Bristol, Dundee et Aberdeen au Royaume-Uni, montre que les principales caractéristiques observées du mouvement cellulaire collectif dans les monocouches de cellules épithéliales peuvent être décrites dans le cadre de la matière active dense. Plus précisément, ils soutiennent que la motilité cellulaire non coordonnée et persistante, couplée aux modes élastiques collectifs d’une monocouche cellulaire, est suffisante pour produire les corrélations de type tourbillonnaires observées dans les monocouches de cellules épithéliales de cornée en situation de confluence. L’approche de modélisation combine d’une part une élasticité linéaire active continue et un formalisme de modes normaux basé sur la dynamique au niveau cellulaire, et d’autre part des simulations numériques de deux modèles de cellules mobiles, un modèle de particules élastiques molles et un modèle où les cellules confluentes sont décrites par une tesselation de Voronoi. Sur le plan théorique, un résultat clé est que la longueur de corrélation du champ de vitesse se comporte en racine carrée du temps de persistance de la force d’autopropulsion, dont l’orientation est aléatoire. Un temps de persistance grand par rapport au temps de relaxation de la dynamique cellulaire conduit ainsi à des mouvements cellulaires corrélés sur des échelles de longueur grandes par rapport à la taille des cellules.

PNGLégende de la figure : champ de vitesse (indiqué par les flèches rouges) dans une simulation du modèle de particules molles autopropulsées à haute densité, avec une valeur élevée du temps de persistance de la force d’autopropulsion. La couleur des particules représente également la norme de leur vitesse (le bleu foncé représentant la vitesse la plus faible), afin de mieux visualiser les corrélations spatiales de vitesse des particules lentes.

Voir en ligne : Dense active matter model of motion patterns in confluent cell monolayers, Silke Henkes, Kaja Kostanjevec, J. Martin Collinson, Rastko Sknepnek & Eric Bertin Nature Communications March 2020