Active contraction in biological fiber networks

Résumé : Le fonctionnement des organismes vivants requiert la production deforces à grande échelle, pour des processus biologiques aussi diversque la motilité cellulaire, le développement embryonnaire, lacicatrisation ou encore la contraction musculaire. Dans de telssystèmes, les forces générées à l'échelle moléculaire par des moteursprotéiques sont transmises par des réseaux de fibres désordonnés,menant à des tensions actives à grande échelle. Les propriétésmacroscopiques passives de ces réseaux de fibres sont biencaractérisées. En revanche, ce problème de production de stress pardes unités actives microscopiques n'est pas résolu. Cette Thèseprésente une étude approfondie, par des méthodes théoriques etnumériques, de la transmission de forces dans les réseaux élastiquesde biopolymères. Je montre que la réponse linéaire, à faible force,des réseaux est remarquablement simple : elle est déterminée par laseule la géométrie des unités actives exerçant les forces. Aucontraire, lorsque les forces actives sont suffisamment importantespour provoquer le flambage non-linéaire des fibres, ces forces sontrectifiées par le réseau, et deviennent isotropiquementcontractiles. La contraction émergente qui en résulte est amplifiéepar la transmission de forces non-linéaire à travers le réseau. Cetteamplification du stress macroscopique est renforcée par le caractèredésordonnée du réseau, mais sature lorsque la densité d'unités activesest grande. Nos prédictions sont en accord quantitatifs avec desrésultats expérimentaux sur des tissus reconstitués et des réseauxd'actomyosine in vitro, et apportent un éclairage nouveau surl'influence de l'architecture microscopique des réseaux sur structuredes stress à l'échelle de la cellule et du tissu.
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Thèse
Biological Physics [physics.bio-ph]. Université Paris-Saclay, 2016. English. 〈NNT : 2016SACLS154〉
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Soumis le : vendredi 2 septembre 2016 - 16:42:20
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Pierre Ronceray. Active contraction in biological fiber networks. Biological Physics [physics.bio-ph]. Université Paris-Saclay, 2016. English. 〈NNT : 2016SACLS154〉. 〈tel-01359592〉

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