Topic description
Dans les organismes vivants, les informations peuvent être stockées et transmises de génération en génération via la structure et le codage de l'ADN. D'autre part, les cellules peuvent modifier physiquement la structure de leur microenvironnement (appelé matrice extracellulaire, MEC) en exerçant activement des forces mécaniques sur leur environnement. Ce projet postule que la MEC, à l'instar de l'ADN, peut servir de support aux cellules pour stocker et transmettre des informations. En combinant des techniques de pointe en optogénétique, microfabrication, imagerie de forces cellulaires, biologie cellulaire et microscopie quantitative, ce projet de doctorat vise à contrôler et à mesurer i) comment les cellules « écrivent » des informations dans la MEC, et ii) comment les cellules « lisent » ces informations en interprétant la configuration de la MEC afin de transmettre des informations biologiques. À cette fin, le doctorant caractérisera d'abord les amplitudes et les échelles de temps des forces cellulaires nécessaires pour que des cellules individuelles modifient plastiquement leur MEC. Il évaluera ensuite la persistance temporelle de ces déformations plastiques, avant d'étudier si une autre génération de cellules peut lire ces déformations et les « interpréter » via des voies de mécano-transduction connues. Ce projet fondamental est hautement interdisciplinaire et le candidat assimilera des compétences dans de nombreux aspects de la bio-ingénierie : il apprendra et pratiquera la culture cellulaire, l'optogénétique, la microscopie à force de traction, le micropatterning sur des hydrogels souples, l'immunomarquage, la microscopie de fluorescence et l'analyse d'images (ImageJ, Python).
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In living organisms, information can be stored and transferred from generation to generation via the DNA structure and coding. On the other hand, cells can physically modify the structure of their microenvironment (called the extracellular matrix, ECM) by actively exerting mechanical forces on their surroundings. This project postulates that the ECM, similar to DNA, can serve as a medium for cells to store and transmit information. By combining cutting-edge techniques in optogenetics, microfabrication, cell force assays, cell biology and quantitative microscopy, this PHD project aims to control and measure i) how cells “write” information into the ECM, and ii) how cells “read” this information by interpreting ECM configuration to thereby transmit biologic information. To this end, the PhD candidate will first characterize the amplitudes and time scales of cellular forces that are necessary for single cells to plastically modify their ECM. He/she will then assess the temporal persistence of these plastic deformation, before investigating if another generation of cells can read these deformations and “interpret” them via known mechanotransduction pathways. This fundamental project is highly interdisciplinary and the candidate will acquire skills in many aspects of bioengineering: he/she will learn and practice cell culture, optogenetics, traction force microscopy, micropatterning on soft hydrogels, immunostaining, fluorescence microscopy and image analysis (ImageJ, Python). He/she will also acquire valuable skills in long-term project management, teamwork, and scientific communication.
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Début de la thèse : 01/10/
WEB :
Funding category
Public funding alone (i.e. government, region, European, international organization research grant)
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