Bibliographie & annexes
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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.
Un glossaire est présenté en fin d'article
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Conclusion5. Développements
L'étape suivante, qui reste néanmoins à franchir, vise à l'extension de la modélisation mécanique par systèmes de tenségrité au cas des complexes multicellulaires. Cette approche est basée sur la propriété des systèmes de tenségrité de pouvoir s'associer pour former des structures organisées et complexes (tissus planaires tels que ceux représentés figure 19, à l'image d'une monocouche de cellules endothéliales, ou bien volumiques).
Ci-dessus : État d'autocontrainte partagé entre
« cellules » de type quadruplex
Ces assemblages présentent la caractéristique importante de présenter des contraintes communes à un sous-groupe de cellules tout en conservant l'individualité de chaque élément . Cet aspect est illustré sur la figure 20, où l'assemblage successif de systèmes de quadruplex fait apparaître un nombre d'états d'autocontrainte supérieur au nombre de quadruplex. Par exemple, pour quatre systèmes alignés, il apparaît six états : quatre sont propres à chaque quadruplex et deux sont dits « partagés », car ils impliquent des éléments appartenant à différents systèmes.
On montre pareillement qu'un assemblage planaire de six par six quadruplex fait apparaître 124 états d'autocontrainte, dont 36 liés à chaque système et 88 partagés entre différents quadruplex (un exemple de ces états est présenté en figure 21).
L'intérêt sur le plan mécanique et biologique est manifeste. Cela permet d'identifier des chemins privilégiés de l'autocontrainte, alors considérée comme un partage d'information entre les cellules d'un groupement, et d'en déduire un mode de transmission...
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Développements
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).
-
(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.
HAUT DE PAGE
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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