Croissance tissulaire et homéostasie dans des conditions de ressources limitées

Objectif

Évaluer comment la disponibilité des nutriments et les contraintes mécaniques interagissent pour déterminer la taille finale d'une colonie de cellules eucaryotes, tant dans une culture cellulaire 2D que dans des agrégats multicellulaires 3D.

Contexte

Le mécanisme par lequel les cellules mesurent la taille de l'organe dans lequel elles sont intégrées et arrêtent leur croissance lorsque la taille finale est atteinte est un problème de longue date en biologie du développement. Le rôle de la mécanique dans cette rétroaction est considéré comme important. Cependant, la prise en compte de la seule mécanique n'est pas suffisante pour prédire la taille asymptotique finie (« contrôle de la taille »). Un travail récent a modifié le cadre classique1 en incluant un coût énergétique associé à la croissance, conduisant à l'effet physique du contrôle de la taille. Le modèle proposé rend compte de plusieurs observations expérimentales, telles que la taille finale, le profil de contrainte résiduelle et l'émergence d'un noyau nécrotique dans les agrégats multicellulaires.

Contribution de l'Etudiant

Pour tester les hypothèses théoriques, l'étudiant mettra en place un protocole permettant de cultiver des colonies cellulaires en 2D et en 3D, dans des conditions contrôlées, tant en termes de disponibilité des ressources que de contraintes mécaniques. Le stage se déroulera en étroite collaboration avec le groupe théorique du LIPhy.

Publication connexe par l'équipe

Mechanical feedback in regulating the size of growing multicellular spheroids. A. Erlich & P. Recho; Journal of the Mechanics and Physics of Solids (2023) 178, 105342

Formation et compétences requises

L'étudiant doit être physicien ou biologiste et souhaiter travailler à l'interface entre ces deux disciplines.

Compétences qui seront acquises pendant le stage

Culture et manipulation cellulaires, microfluidique, microscopie et analyse de données.

Encadrants

Giovanni CAPPELLO, Alexander ERLICH