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Fiche détaillée Thèses
Université Joseph-Fourier - Grenoble I (21/10/2004), Jean-Louis Martiel (Dir.)
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Modèle pour l'étude du rôle de la membrane dans la déformation cellulaire : application à la spinogénèse
Nicolas Huc1

Nous avons conçu un modèle pour étudier le rôle de la membrane dans les déformations cellulaires. Le cytoplasme est modélisé par un fluide selon les équations de Navier-Stokes supplémentées d'un nouveau terme pour rendre compte de l'activité de l'actine. La membrane est considérée comme une coque mince élastique. Les outils développés (utilisant la méthode des éléments finis, FEMLAB^{\copyright} et MATLAB^{\copyright}) permettent des simulations 2D. La simulation de déformations à tension constante ou en supposant la tension fonction décroissante de la densité de membrane montre que seul le second cas permet des déformations de grande amplitude avec une forte courbure. La définition de la tension de membrane comme une fonction décroissante donne une interprétation mécanique de l'ajout de membrane qui permet de rendre compte de déformations plus importantes encore. Les dynamiques proposées pour la courbure de repos permettent d'étudier le maintien des déformations en l'absence de poussée d'actine. Nous suggérons que les paramètres mécaniques de la membrane varient selon les types et les compartiments cellulaires. Résumé Notre travail montre que la dépendance de la tension de membrane vis à vis de la densité de membrane est cruciale pour obtenir de grandes déformations. De même, l'ajout de membrane est optimal s'il a lieu de part et d'autre de la poussée d'actine. Enfin, nous avons exploré l'hypothèse de l'adaptation de la courbure de repos comme mécanisme permettant le maintien de la déformation.
1 :  TIMC-IMAG - Techniques de l'Ingénierie Médicale et de la Complexité - Informatique, Mathématiques et Applications, Grenoble
TIMB
déformation cellulaire – membrane – courbure – courbure de repos – tension de membrane – module de flexion – frontière libre – méthode des éléments finis – Navier-Stokes – spinogénèse.

Nous avons conçu un modèle pour étudier le rôle de la membrane dans les déformations cellulaires. Le cytoplasme est modélisé par un fluide selon les équations de Navier-Stokes supplémentées d'un nouveau terme pour rendre compte de l'activité de l'actine. La membrane est considérée comme une coque mince élastique. Les outils développés (utilisant la méthode des éléments finis, FEMLAB^{\copyright} et MATLAB^{\copyright}) permettent des simulations 2D. La simulation de déformations à tension constante ou en supposant la tension fonction décroissante de la densité de membrane montre que seul le second cas permet des déformations de grande amplitude avec une forte courbure. La définition de la tension de membrane comme une fonction décroissante donne une interprétation mécanique de l'ajout de membrane qui permet de rendre compte de déformations plus importantes encore. Les dynamiques proposées pour la courbure de repos permettent d'étudier le maintien des déformations en l'absence de poussée d'actine. Nous suggérons que les paramètres mécaniques de la membrane varient selon les types et les compartiments cellulaires. Résumé Notre travail montre que la dépendance de la tension de membrane vis à vis de la densité de membrane est cruciale pour obtenir de grandes déformations. De même, l'ajout de membrane est optimal s'il a lieu de part et d'autre de la poussée d'actine. Enfin, nous avons exploré l'hypothèse de l'adaptation de la courbure de repos comme mécanisme permettant le maintien de la déformation.