Pompage actif des vésicules extracellulaires à travers la matrice extracellulaire

Description du projet

Dans les tissus biologiques, la communication intercellulaire repose souvent sur l'émission et la réception d'agents biochimiques. Ces agents parcourent des distances considérables, en particulier lorsqu'ils sont encapsulés dans des vésicules extracellulaires. Il est remarquable que ces vésicules (dont le diamètre est généralement d'environ 100 nanomètres) soient capables de traverser la matrice extracellulaire fibreuse (MEC), même si la taille de ses pores est souvent beaucoup plus petite (environ 10 nanomètres) et que les vésicules elles-mêmes sont pratiquement indéformables. Nous émettons l'hypothèse que la contractilité cellulaire facilite le transport des vésicules extracellulaires à travers la MEC. Cela peut se produire soit en générant des forces de traction qui déforment la structure de la matrice, soit en induisant des flux de liquide interstitiel qui facilitent le mouvement des vésicules.

L'objectif de ce projet est de concevoir un modèle expérimental in vitro qui reproduit les interactions entre les cellules, la MEC et le liquide interstitiel. Le but est de démontrer que la contractilité cellulaire stimule activement le transport des vésicules extracellulaires via la déformation pulsatile de la matrice environnante.

L'étudiant commencera par développer un dispositif microfluidique permettant de suivre le mouvement des vésicules à travers une MEC reconstituée sous l'effet d'un flux appliqué de l'extérieur. Ensuite, des cellules contractiles seront incorporées au système afin de tester l'hypothèse selon laquelle les forces cellulaires actives améliorent la mobilité des vésicules dans un environnement matriciel dense.

Publications connexes par l'équipe

Extracellular matrix in multicellular aggregates acts as a pressure sensor controlling cell proliferation and motility. M. Dolega et al., Elife 10, e63258

Cell-like pressure sensors reveal increase of mechanical stress towards the core of multicellular-spheroids under compression. M. Dolega et al. Nature Communications 8 (2017) 14056

Formation et compétences requises

Ce projet interdisciplinaire aborde une question biologique actuelle à l'aide d'outils biophysiques. Il vise à tester une prédiction théorique basée sur la physique des matériaux composites poroélastiques, composés de gels déformables, de cellules contractiles et de fluides interstitiels non newtoniens. Ainsi, l'étudiant idéal aura une formation en physique ou en biologie et un intérêt marqué pour le travail à l'interface entre ces deux domaines.

Encadrant

Giovanni CAPPELLO