Soutenance de thèse : Rupture de symétrie dans les tissus biologiques étudiée à l'aide de la bioélectricité - Niloofar Pishkari (MicroTiss)

La migration cellulaire est un processus biologique fondamental qui permet aux organismes de répondre aux stimuli environnementaux et de maintenir l’homéostasie. Des perturbations de ce processus peuvent entraîner des dysfonctionnements et des pathologies. Plutôt que de se déplacer de manière aléatoire, de nombreuses cellules migrent de façon directionnelle en réponse à des signaux externes, un comportement essentiel dans des processus tels que la morphogenèse, l’invasion tumorale et la cicatrisation. Comprendre les mécanismes sous-jacents à la migration directionnelle nécessite donc d’étudier des stimuli de guidage physiologiquement pertinents. Parmi ceux-ci, les champs électriques constituent un signal à la fois précis et biologiquement significatif.

Dans cette étude, nous avons utilisé la plateforme SCHEEPDOG pour appliquer des champs électriques programmables d’intensité variable à des kératocytes et analyser quantitativement leur comportement migratoire. Nos résultats montrent que la stimulation électrique induit une migration directionnelle robuste tout en augmentant la vitesse de migration de manière dépendante de l’intensité du champ. Les cellules, initialement en mouvement aléatoire, s’alignent progressivement avec le vecteur du champ, les intensités plus élevées accélérant ce processus d’alignement. De manière notable, bien que la vitesse de migration et la dynamique d’alignement soient modulées par l’intensité du champ, la géométrie globale des trajectoires migratoires reste inchangée. Les cellules migrant initialement à l’opposé du champ se réorientent en effectuant des virages dont la taille et la forme sont indépendantes de l’intensité de la stimulation, indiquant que la dynamique de virage est préservée.

Un autre résultat clé de ce travail de thèse est le rôle majeur de l’ATP mitochondrial dans la régulation de la migration directionnelle. L’inhibition de la production d’ATP mitochondrial altère l’orientation, réduit la sensibilité directionnelle et perturbe la dynamique d’alignement, en particulier sous des champs électriques faibles. En revanche, des champs plus intenses compensent partiellement ce déficit en rétablissant l’alignement cellulaire, malgré une vitesse réduite et des dynamiques de réponse ralenties. Ces résultats indiquent que, bien que l’ATP mitochondrial ne soit pas strictement requis pour la motilité basale, il est essentiel pour une réorientation efficace et le contrôle de la polarité cellulaire. De plus, la distribution asymétrique des mitochondries apparaît comme un déterminant important de la polarité cellulaire, suggérant que la localisation intracellulaire des sites de production de l’énergie cellulaire contribue à la coordination spatiale de la migration directionnelle.

Dans l’ensemble, nos résultats montrent que la stimulation électrique permet de moduler indépendamment la vitesse de migration et l’alignement directionnel sans altérer le comportement intrinsèque de « virage», et mettent en évidence le rôle crucial de la bioénergétique cellulaire dans le contrôle de la migration. Ce travail apporte de nouvelles perspectives sur l’interaction entre signaux biophysiques et états métaboliques dans la régulation de la migration cellulaire.

Direction de thèse :

Martial BALLAND

Thomas BOUDOU

Giovanni CAPPELLO 

Thèse soutenue publiquement le 9 juillet 2026 à 14h00, au LIPHY, salle de conférence, devant le jury composé de :

Cécile LEDUC

Charlotte RIVIÈRE

Jacques PROST

Emmanuelle PLANUS

Gregory GIANNONE

Rapporteurs :

Cécile LEDUC

Charlotte RIVIÈRE