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RÉSUMÉ
Une compréhension optimale de nombreux mécanismes biologiques nécessite de disposer de méthodes et outils de modélisation dédiés à l'étude du comportement mécanique du cytosquelette cellulaire. Les systèmes en état de tenségrité sont particulièrement appropriés pour une telle modélisation. Ils sont en effet aptes à représenter de façon bioréaliste l'architecture complexe du cytosquelette, offrent la possibilité de modéliser son processus de structuration lors de l'adhésion cellulaire et ont des propriétés d'assemblage permettant de générer des tissus multicellulaires.
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An optimal understanding of numerous biological mechanisms requires to dispose of modeling methods and tools dedicated to the study of the mechanical behaviour of the cellular cytoskeleton. Systems in a state of tensegrity are particularly appropriate for such modeling. Indeed, they have the capability to provide a biorealistic representation of the complex architecture of teh cytoskeleton, offer the possibility to model its structuration process during cellular adhesion and have assembling properties allowing for generating multicellular tissues.
Auteur(s)
-
Bernard MAURIN
-
Patrick CAÑADAS
-
René MOTRO
INTRODUCTION
La modélisation du comportement mécanique du cytosquelette des cellules constitue une étape essentielle pour la compréhension de nombreux mécanismes biologiques. Les systèmes en état de tenségrité (dénommés « systèmes de tenségrité » par la suite) sont particulièrement appropriés pour une telle modélisation. Leur composition structurale est riche tant sur le plan topologique que sur le plan géométrique et permet de simuler l'architecture du cytosquelette ; les résultats ainsi obtenus sont en très bon accord avec les observations expérimentales.
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Analogie par systèmes de tenségrité
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1. Squelette des cellules ou cytosquelette
Bernard MAURIN, Patrick CAÑADAS et René MOTRO sont enseignants chercheurs au laboratoire de Mécanique et Génie civil (unité mixte de recherche CNRS 5508) de l’université Montpellier 2.
L'un des enjeux majeurs de la biomécanique cellulaire est de contribuer à la compréhension des processus physiologiques et pathologiques à l'échelle tissulaire ou de l'organe : remodelage osseux, réparation tissulaire, réponse immunitaire ou encore développement de métastases. Il est nécessaire pour cela d'expliciter le lien existant entre le comportement mécanique des cellules adhérentes en interaction avec leur environnement (matrice extracellulaire et/ou cellules avoisinantes) et leurs fonctions biologiques telles que la différenciation, l'expression génique, l'apoptose ou la migration cellulaire .
Depuis une trentaine d'années, de nombreuses études expérimentales ont été conduites pour caractériser la réponse des cellules adhérentes sous des sollicitations mécaniques et traitements biochimiques divers (voir par exemple ...
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Squelette des cellules ou cytosquelette
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - KUMAR (S.), MAXWELL (I.Z.), HEISTERKAMP (A.), POLTE (T.R.), LELE (T.), SALANGA (M.), MAZUR (E.), INGBER (D.E.) - * - Viscoelastic retraction of single living stress fibers and its impact on cell shape (2006).
-
(2) - FABRY (B.), MAKSYM (G.), BUTLER (J.P.), GLOGAUER (M.), NAVAJAS (D.), FREDBERG (J.J.) - Scaling the microrheology of living cells. - Physical review letters, 87, 148102 (2001).
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(3) - LAURENT (V.M.), FODIL (R.), CAÑADAS (P.), FEREOL (S.), LOUIS (B.), PLANUS (E), ISABEY (D.) - Partitioning of cortical and deep cytoskeleton responses from transient magnetic bead twisting. - Ann. Biomed. Eng., vol. 31(10), p. 1263-1278 (2003).
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(4) - PUIG-DE-MORALES (M.), MILLET (E.J.), FABRY (B.), NAVAJAS (D.), WANG (N.), BUTLER (J.P.), FREDBERG (J.J.) - Cytoskeletal mechanics in adherent human airway smooth muscle cells : probe specificity and scaling of protein-protein dynamics. - Am. J. Physiol., Cell Phys., vol. 287, p. 643-654 (2004).
-
(5) - MATTHEWS (B.D.), OVERBY (D.R.), MANNIX (R.), INGBER (D.E.) - Cellular adaptation to mechanical stress : role of integrins, Rho, cytoskeletal tension and mechanosensitive...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
Logiciel LMGC90 est une plate-forme de développement dédiée à la modélisation des problèmes d'interaction, par exemple, les matériaux granulaires et les édifices composés de blocs. Les corps peuvent être rigides ou déformables (éléments discrets, éléments finis avec couplage multi-physique) et les interactions de nature quelconque (contact, friction, cohésion, etc.). Il est constitué d'une librairie de composants (des modules) qui peuvent être utilisés via un macro langage en s'appuyant autant que possible sur des librairies du domaine public. Il a été originellement développé par F. Dubois et M. Jean.
OpenGL (Open Graphics Library) est une spécification qui définit une API multi-plate-forme pour la conception d'applications générant des images 3D. Elle utilise les représentations de la géométrie projective.
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EMMERICH (D.G.). – Charpentes Perles (« Pearl frameworks »). Institut National de la Propriété Industrielle, Registration no 59423 (1959).
SNELSON (K.). – Continuous tension, discontinuous compression structures. US Patent, no 3, 169, p. 611 (1965).
FULLER (R.B.). – Tensile Integrity Structures. US Patent no 3, 063, p. 521 (1962).
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