Thèse financée (H/F), mécanique cellulaire, LadHyX,Ecole polytechnique

Sujet de thèse :
Caractérisation mécanique des cellules : de la viscoélasticité à la rupture membranaire

Présentation du projet
L’administration de médicaments par ultrasons à l’aide de microbulles constitue une stratégie thérapeutique prometteuse, dont les principes physiques demeurent cependant mal compris. Lorsqu’elles oscillent à proximité d’une cellule, les microbulles en cavitation exercent des contraintes mécaniques susceptibles d’ouvrir transitoirement des pores dans la membrane plasmique, permettant ainsi l’administration intracellulaire d’agents thérapeutiques. Pourtant, les mécanismes biophysiques régissant la rupture membranaire, ainsi que le rôle des propriétés mécaniques cellulaires dans la détermination des seuils de rupture, restent largement méconnus. Ce projet de thèse, s’inscrivant dans le cadre d’un projet financée par l’ANR, vise à combler cette lacune en combinant des techniques avancées de micropipette avec des modèles mécaniques quantitatifs, afin de disséquer les propriétés viscoélastiques cellulaires et le comportement à la rupture membranaire sous contrainte contrôlée. Les données expérimentales générées alimenteront directement les modèles computationnels et guideront l’optimisation des paramètres de traitement clinique.
Objectifs et méthodes
Au cours de cette thèse interdisciplinaire à forte composante expérimentale, nous utiliserons des techniques de micropipette pour caractériser de manière systématique les propriétés mécaniques cellulaires et le comportement à la rupture membranaire sous contrainte contrôlée. Nous travaillerons en étroite collaboration avec des groupes spécialisés en mécanique computationnelle afin de confronter les résultats expérimentaux à des modèles continus de déformation cellulaire et de rupture membranaire.
Les objectifs du projet sont les suivants :
• mettre en œuvre et étendre des techniques de micro-indentation de profil à l’aide de micropipettes à extrémité personnalisables (sphériques et en forme d’aiguille) pour mesurer les propriétés viscoélastiques et la tension de surface de différents types cellulaires ;
• soumettre les membranes cellulaires à des forces de compression et de traction contrôlées afin de quanti-fier les seuils de contrainte induisant la rupture et la formation transitoire de pores ;
• caractériser le comportement à la rupture en fonction de la vitesse de chargement et le rôle spécifique du cytosquelette dans la résistance mécanique membranaire ;
• collaborer avec des groupes de mécanique computationnelle pour valider des modèles continus de rupture membranaire et optimiser les paramètres de traitement par ultrasons.
Les questions de recherche abordées seront les suivantes :
• Comment les propriétés viscoélastiques macroscopiques et la tension de surface varient-elles selon le type cellulaire et l’état physiologique, et quelles sont leurs contributions respectives aux courbes de force d’indentation ?
• Quels sont les
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