Propulsion active des nanovésicules à travers la matrice extracellulaire // active propulsion of nanovesicles through the extracellular matrix

Topic description

Dans les tissus biologiques, la communication intercellulaire repose souvent sur l'émission et la réception d'agents biochimiques. Ces agents parcourent des distances considérables, en particulier lorsqu'ils sont encapsulés dans des vésicules extracellulaires. Il est remarquable que ces vésicules (généralement de nanomètres) soient capables de traverser la matrice extracellulaire fibreuse (MEC), même si la taille de ses pores est souvent beaucoup plus petite (~10 nanomètres) et que les vésicules elles-mêmes sont indéformables. Nous émettons l'hypothèse que la contractilité cellulaire, associée à la poro-élasticité de la matrice extracellulaire, induit un flux de liquide interstitiel et alimente indirectement le transport à longue distance des vésicules extracellulaires. D'un point de vue physique, le projet vise à comprendre la mécanique des tissus biologiques, qui constituent une nouvelle classe de matériaux dont les propriétés sont uniques et découlent de leur complexité (ils sont composites, poreux, élastiques et actifs). En biologie, l'identification des mécanismes de communication entre cellules distantes est essentielle pour comprendre le développement et l'organisation des tissus.

L'objectif est de concevoir un modèle expérimental in vitro qui reproduit les interactions entre les cellules, la matrice extracellulaire et le liquide interstitiel. Le but est de démontrer que la contractilité cellulaire stimule activement le transport des nanovésicules via la déformation pulsatile de la matrice environnante. L'étudiant commencera par développer un dispositif microfluidique permettant de suivre le mouvement des vésicules à travers une MEC reconstituée sous un flux appliqué de manière externe. Ensuite, des cellules contractiles seront incorporées au système afin d'alimenter biologiquement le transport. À long terme, nous appliquerons cette technique au le transport extracellulaire au cours du développement de mini-cerveaux, des orga-noïdes cultivés in vitro à partir de cellules progénitrices de neurones et microglie
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In biological tissues, cell–cell communication often relies on the emission and reception of biochemical agents. These agents travel over considerable distances, especially when encapsulated within extracellular vesicles. Remarkably, these vesicles (typically nanometers) are able to travel through the fibrous extracellular matrix (ECM), even though its pore size is often much smaller (~10 nanometers), and the vesicles themselves are non-deformable. We hypothesize that cellular contractility, coupled with the poro-elasticity of the extracellular matrix, induces a flow of the interstitial fluid and indirectly powers the long-range transport of extracellular vesicles. From a physical point of view, the project aims to understand the mechanics of biological tissues, which constitute a new class of materials, whose properties are unique and emerge from their complexity (they are composite, porous, elastic, and active. For the biology, identifying the mechanisms of communication between distant cells is essential to understand tissue development and organization.

The aim of the PhD is to design an in vitro experimental model that replicates the interactions between cells, extracellular matrix and the interstitial fluid. The objective is to demonstrate that cell contractility actively drives the transport of nano-vesicles via pulsatile deformation of the surrounding matrix. The student will begin by developing a microfluidic device to track vesicle motion through a reconstituted ECM under externally applied flow. Then, contractile cells will be incorporated into the system to biologically power the transport. In the long term, we will apply this technique to study extracellular transport during the development of minibrains, organoids grown in vitro from progenitor cells of neurons and microglia.
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Début de la thèse : 01/10/

Funding category

Public funding alone (i.e. government, region, European, international organization research grant)

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