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Mécanobiologie de la morphogenèse de tissus épithéliaux
Thèses et HDR   Open Access

Mécanobiologie de la morphogenèse de tissus épithéliaux

Rami Ardati
Doctoral, École Doctorale Information, Structures, Systèmes
09/12/2025

Résumé

Numerical modelling Image analysis Biomechanic Cellular topology Growth Mitosis and aopotosis Topologie cellulaire Croissance Mitose et apoptose Analyse d'images Modélisation numérique Biomécanique
Cette thèse place l’épithélium animal au centre d’un cadre unificateur de morphogenèse. Notre thèse principale est que la forme naît d’un budget de forces (tension corticale active, pression interne), régulé par l’adhésion et contraint par la topologie tissulaire. Nous combinons modélisation (vertex model, ACAM, éléments discrets), quantification géométrique (distribution polygonale, indice de forme p=P/√A) et mesures mécaniques (imagerie, ablation laser, capteurs) pour relier paramètres biophysiques, orientation des divisions et remaniements. Contributions majeures côté épithélium : (i) nous montrons que la topologie (≈45–50 % d’hexagones) et l’indice de forme prédisent l’état solide/fluidifié et les seuils d’unjamming ; (ii) nous quantifions le rôle mécanique « constructif » de l’apoptose (constriction apicale + anneau contractile supracellulaire des voisines) comme source locale de tension, amorçant des plis et assurant l’extrusion barrière-intacte ; (iii) dans l’aile de Drosophila, nous décrivons trois régimes couplés — croissance proliférative alignée sur les champs de tension, remodelage anisotrope par échanges de voisines (T1/rosettes) capturés par ACAM, puis déploiement hydraulique post-éclosion qui lisse la cuticule sans l’étirer. ACAM rend compte d’une friction d’adhésion issue de la cinétique des liaisons, explique les échecs de résolution de vertex et fournit des lois effectives exploitables par les modèles au niveau cellule/tissu. À titre exploratoire et pour « stress-tester » le cadre, nous appliquons une extension orthotrope de Lockhart et des règles locales dans VirtualLeaf au cambium végétal : l’objectif n’est pas symétrique mais complémentaire. Ces simulations montrent que pression de turgescence, anisotropie pariétale et règles de division suffisent à générer des files radiales stables ; elles servent de validation croisée du pipeline mécano-chimique développé pour l’épithélium. Limites : plusieurs analyses restent 2D/quasi-statiques ; l’identifiabilité paramétrique requiert des contraintes multimodales (ablation+AFM+FRAP). Perspectives : couplage 3D avec ECM et fluides, contrôle optogénétique des contraintes locales, transfert vers organoïdes et pathologies épithéliales.

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