Estimation de l`environnement mécanique ressenti par les cellules

Titre du stage : Estimation de l’environnement mécanique ressenti par les cellules qui adhérent à
une matrice fibreuse développée pour l’ingénierie tissulaire. Approche basée sur la modélisation
biomécanique de la cellule.
Descriptif :
Ce stage se déroulera dans le cadre d’un projet collaboratif PEPS INSIS Cells & Nanofibers entre 3
laboratoires regroupant des biomécaniciens, des spécialistes des biomatériaux, des modélisateurs et
des biologistes. Le but de ce projet est de recréer pour l’ingénierie tissulaire un environnement
cellulaire proche de la matrice native à l’aide de substrats nanofibrillaires dont la microstructure et son
interaction avec les cellules seront modélisées pour favoriser la régénération.
En estimant l’environnement mécanique qu’offrent ces matrices fibreuses, le but du stage est de
fournir des éléments pour déterminer la micro-structure idéale d’une matrice fibreuse afin de favoriser
l’adhésion des cellules et de les stimuler à synthétiser un nouveau tissu.
En effet, l’environnement mécanique des cellules contrôlent et stimulent leur comportement
biologique. Quel diamètre de fibres, quelle densité de fibres, quelle longueur libre de fibre au sein de
la matrice pour donner aux cellules le meilleur environnement 3D pour les stimuler à synthétiser un
nouveau tissu ?
Date de stage : 6 mois
Thème de rattachement : Biomécanique
Secteur : Recherche scientifique
Sciences et technique : Modélisation numérique en mécanique
Lieu du stage : Hôpital Sainte-Marguerite IML – APHM Pavilllon 6 RDC Bas 13009 Marseille
Laboratoire : Institut des Sciences du Mouvement UMR 7287 CNRS & Aix-Marseille Université
Faculté des Sciences du Sport, CP 910 av. de Luminy F-13288 Marseille cedex 09 (FRANCE)
[phone]
Contact :
Mr Milan Jean-Louis
Maître de Conférences 06 50 91 89 48
[e-mail]
Connaissances requises :
- Mécanique des Milieux Continus ou Divisés
- Méthodes numériques
- Maîtrise des Codes de calcul de structures (Ansys, Abaqus, Natran, Hyperworks ...)
Rémunération mensuelle : 550 €

Mission du stagiaire :
A partir des images de la micro-structure des matrices fibreuses et à l’aide d’un modèle mécanique de
cellule existant, le stagiaire calculera l’état mécanique interne de la cellule.
Le modèle de cellule reproduit la capacité de la cellule à s’accrocher et tirer sur son environnement.
Les forces contractiles intracellulaires qu’elle génère s’équilibrent avec les forces de réaction
extracellulaires. Une fois l’équilibre mécanique atteint, la cellule possède une morphologie déformée
et son noyau est lui-même déformé. Ce niveau de déformation impact directement l’activité biologique
de la cellule. L’idée est donc de définir une microstructure permettant à la cellule de percevoir un
environnement propice à sa stimulation.
Image de la microstructure de matrices fibreuse à différentes echelles
Image de la micro structure de la matrice et le modèle en adhesion entre 2 fibres
Références
In silico CDM model sheds light on force transmission in cell from focal adhesions to nucleus. Jean-
Louis Milan, Ian Manifacier, Kevin M. Beussman, Sangyoon J. Han, Nathan J. Sniadecki, Imad
About, Patrick Chabrand. Journal of Biomechanics 2016
COMPUTATIONAL TENSION MAPPING OF ADHERENT CELLS BASED ON ACTIN
IMAGING. IAN MANIFACIER , JEAN-LOUIS MILAN, CHARLOTTE JEANNEAU, FANNY

CHMILEWSKY, PATRICK CHABRAND, IMAD ABOUT. PLOS ONE. PUBLISHED: JANUARY
26, 2016 DOI: 10.1371/JOURNAL.PONE.0146863.
Computational model combined with in vitro experiments to analyze mechanotransduction during
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Heymann, P. Layrolle and P. Chabrand. European Cells and Materials Journal Vol. 25 2013 (pages 97-
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Divided medium-based model for analyzing the dynamic reorganization of the cytoskeleton during
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