Migration cellulaire collective, Plasticité mécanique, Micro-fabrication, TFM, Adhésion cellulaire, Mécanobiologie

La migration cellulaire collective est un phénomène fondamental en biologie impliqué dans de nombreux processus physiologiques, qu'ils soient physiologiques ou pathologiques. Ce phénomène repose sur la capacité des cellules au sein d'un groupe d'interagir entre elles et de se coordonner pour se déplacer collectivement. Cependant, cette organisation collective lors de la migration varie suivant les contextes, et les mécanismes d'auto-organisation cellulaire restent mal connus. Cette thèse s'intéresse plus particulièrement aux modes de propulsion employés par les cellules lors de leur migration collective, en se demandant si les cellules ont plutôt tendance à s'autopropulser ou à former une structure supracellulaire leur permettant de se propulser collectivement. Nous avons utilisé un modèle expérimental de cellules épithéliales MDCK. Elles sont déposées sur des gels déformables permettant de mesurer les forces exercées sur le substrat par Traction Force Microscopy (TFM). Ces cellules sont aussi confinées sur des motifs de ligne de fibronectine micro-imprimée réduisant leur migration à une dimension. En analysant les trajectoires ainsi que la répartition des forces au sein de trains de cellules, nous avons montré plusieurs relations de corrélation ou d'indépendance entre les vitesses, l'étalement cellulaire, la collectivité (nombre de cellules dans le train) et les forces exercées par ces trains. Ces dernières s'organisent en un continuum entre deux états extrêmes l'un organisé en une transmission à longue distance des forces et l'autre en une redistribution des forces de traction sur le substrat à l'échelle cellulaire, démontrant une certaine plasticité mécanique du collectif. La déstabilisation des jonctions cellulaires ainsi que la diminution de la contractilité favorisent une redistribution des forces à l'échelle cellulaire. Notre étude sur l'impact des contraintes géométriques, notamment la largeur des lignes, expose plusieurs effets complexes sur l'organisation mécanique collective. Cette redistribution spontanée des forces entre le substrat et les jonctions cellulaires s'accompagne de changements moléculaires, entraînant une déstabilisation ou un renforcement des jonctions ainsi que l'apparition ou la disparition des adhésions focales. L'étude de l'organisation asymétrique des forces de traction montre qu'une asymétrie mécanique s'établit entre l'avant et l'arrière de des cellules individuelles en migration. Dans un contexte multicellulaire, les doublets de cellule établissent une asymétrie mécanique à l'échelle multicellulaire qui est favorisée par l'intensité du couplage mécanique entre cellules. Ce travail de thèse explicite certains couplages biomécaniques nécessaires à la plasticité mécanique lors de la migration collective. Il montre ainsi que certains facteurs internes ou externes favorisent une redistribution des forces vers l'échelle cellulaire ou bien collective, et l'impact de cette plasticité sur l'asymétrie mécanique lors de la migration collective.