Présentation

Article

1 - SQUELETTE DES CELLULES OU CYTOSQUELETTE

2 - ANALOGIE PAR SYSTÈMES DE TENSÉGRITÉ

3 - SYSTÈMES DE TENSÉGRITÉ BIORÉALISTES

4 - APPROCHE PAR TENSÉGRITÉ GRANULAIRE

5 - DÉVELOPPEMENTS

6 - CONCLUSION

Article de référence | Réf : RE117 v1

Systèmes de tenségrité bioréalistes
Modélisation en mécanique cellulaire par systèmes de tenségrité

Auteur(s) : Bernard MAURIN, Patrick CAÑADAS, René MOTRO

Date de publication : 10 janv. 2010

Pour explorer cet article
Télécharger l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !

Sommaire

Présentation

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.

Lire cet article issu d'une ressource documentaire complète, actualisée et validée par des comités scientifiques.

Lire l’article

ABSTRACT

Modeling in cellular mechanics with a tensegrity system

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

Cet article est réservé aux abonnés.
Il vous reste 93% à découvrir.

Pour explorer cet article
Téléchargez l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !


L'expertise technique et scientifique de référence

La plus importante ressource documentaire technique et scientifique en langue française, avec + de 1 200 auteurs et 100 conseillers scientifiques.
+ de 10 000 articles et 1 000 fiches pratiques opérationnelles, + de 800 articles nouveaux ou mis à jours chaque année.
De la conception au prototypage, jusqu'à l'industrialisation, la référence pour sécuriser le développement de vos projets industriels.

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-re117


Cet article fait partie de l’offre

Physique Chimie

(200 articles en ce moment)

Cette offre vous donne accès à :

Une base complète d’articles

Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques

Des services

Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources

Un Parcours Pratique

Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses

Doc & Quiz

Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive

ABONNEZ-VOUS

3. Systèmes de tenségrité bioréalistes

Les premières propositions de compositions structurales, en accord avec un état mécanique reprenant les caractères de l'état de tenségrité, sont restées dans un cadre relativement « pauvre » du point de vue géométrique, que ce soit sur la structure relationnelle ou sur les dimensions des éléments. Les modules élémentaires déjà présentés sont réguliers : toutes les barres ont la même longueur, tous les câbles ont aussi une même longueur. Une analogie destinée à une application en biologie nécessite toutefois des systèmes de tenségrité bioréalistes, caractérisés par une plus grande richesse morphologique. Après avoir mené une approche avec des modèles physiques élémentaires (clouds), une étude basée sur la méthode de recherche de forme par relaxation dynamique a permis de générer des systèmes de tenségrité complexes  (figure 9).

On peut ainsi, en prenant comme base morphologique un système à quatre barres, augmenter progressivement le nombre de barres et de câbles, en conservant les propriétés mécaniques et morphologiques associées à l'état de tenségrité : autocontrainte, équilibre, association d'un réseau discontinu de composants comprimés avec un réseau continu d'éléments tendus (figure 10).

Combinée avec des stratégies de contrôle des topologies et des formes ainsi générées, cette approche a été implémentée dans une interface spécifique qui permet de créer un spectre large de systèmes bioréalistes ...

Cet article est réservé aux abonnés.
Il vous reste 94% à découvrir.

Pour explorer cet article
Téléchargez l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !


L'expertise technique et scientifique de référence

La plus importante ressource documentaire technique et scientifique en langue française, avec + de 1 200 auteurs et 100 conseillers scientifiques.
+ de 10 000 articles et 1 000 fiches pratiques opérationnelles, + de 800 articles nouveaux ou mis à jours chaque année.
De la conception au prototypage, jusqu'à l'industrialisation, la référence pour sécuriser le développement de vos projets industriels.

Cet article fait partie de l’offre

Physique Chimie

(200 articles en ce moment)

Cette offre vous donne accès à :

Une base complète d’articles

Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques

Des services

Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources

Un Parcours Pratique

Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses

Doc & Quiz

Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive

ABONNEZ-VOUS

Lecture en cours
Systèmes de tenségrité bioréalistes
Sommaire
Sommaire

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).

  • (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...

1 Outils logiciels

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

2 Brevets

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).

HAUT DE PAGE

Cet article est réservé aux abonnés.
Il vous reste 95% à découvrir.

Pour explorer cet article
Téléchargez l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !


L'expertise technique et scientifique de référence

La plus importante ressource documentaire technique et scientifique en langue française, avec + de 1 200 auteurs et 100 conseillers scientifiques.
+ de 10 000 articles et 1 000 fiches pratiques opérationnelles, + de 800 articles nouveaux ou mis à jours chaque année.
De la conception au prototypage, jusqu'à l'industrialisation, la référence pour sécuriser le développement de vos projets industriels.

Cet article fait partie de l’offre

Physique Chimie

(200 articles en ce moment)

Cette offre vous donne accès à :

Une base complète d’articles

Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques

Des services

Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources

Un Parcours Pratique

Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses

Doc & Quiz

Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive

ABONNEZ-VOUS