The mechanical properties of biological tissue or a cell are often linked to their phenotype
Etude des propriétés mécaniques de sphéroïdes multicellulaires tumoraux à l'aide d'ondes acoustiques
Résumé
The mechanical properties of biological tissue or a cell are often linked to their phenotype. Some pathologies stem from or trigger an evolution of the mechanical properties of the cells or the tissues. It is the case of cancer whose development causes an increase of tissue rigidity and a decrease of cell rigidity. To better understand those changes and their potential link to the evolution of the disease, physicists measure mechanical properties of model systems fabricated with cancer cells through different means. It is within this framework that this thesis is situated. Multicellular Tumor Spheroids were chosen as a model system for this study. Those aggregates can be grown in vitro and are well-suited to integration into physical measurements experimental setups. Their structure also ensure they keep some important properties observed in tumours, especially from the mechanical point of view. Acoustic waves were chosen as a characterization tool for this study. They allow direct non-invasive readout of the mechanical moduli of the tissue without any phototoxicity issue.For this study a Laser Ultrasonics setup was designed and built. A pulsed laser source was used to generate acoustic pulsed with a bandwidth of approximately 100 MHz. To detect the acoustic signal after propagation in the spheroid an interferometer was used.These laser ultrasonics measurement allowed us to extract mechanical parameters from the multicellular tumor spheroids fabricated from colorectal cancer cells. This way the sound velocity and acoustic attenuation from spheroids have been extracted and compared to results in the litterature. This has allowed us to discuss the current modelling hypothesis for the mechanical response of those system
Les propriétés mécaniques d'un tissu biologique ou d'une cellule sont très souvent liés à leur phénotype. Et certaines pathologies entrainent ou découlent directement d'une évolution des propriétés mécaniques des cellules ou des tissus. C'est notamment le cas du cancer dont le développement entraine une augmentation de la rigidité des tissus tout en étant provoquant une baisse de celle des cellules affectées. Afin de mieux comprendre ces changements et leur lien potentiel avec l'évolution de la maladie, les physiciens mesurent par divers moyens les propriétés mécaniques de différents systèmes modèles fabriqués à partir de cellules cancéreuses. C'est dans ce cadre que s'inscrit ce travail de thèse. Le choix de système de modèle s'est porté sur les sphéroïdes multicellulaires tumoraux. Ces agrégats de cellules cancéreuses peuvent être cultivés in vitro et se prêtent assez bien à la mise en place sur des montages de mesures physiques tout en conservant par le biais de leurs structure un certain nombre de propriétés observées chez les tumeurs notamment sur le plan mécanique. Les ondes acoustiques sont l'outil de caractérisation mécanique utilisé dans cette étude. Elles permettent de remonter directement aux modules mécaniques du tissu de manière non-invasive et en évitant tout problème de phototoxicité. Pour cette étude un montage ultrason laser a été conçu et mis en place. Une source laser pulsée a été utilisée pour générer des impulsions acoustiques dont la bande passante est de l'ordre de la 100 de MHz. Pour détecter le signal acoustique après propagation dans le sphéroïde un interféromètre a été utilisé. Ces mesures ultrasons laser ont permis d'extraire les paramètres mécaniques de sphéroïdes multicellulaires tumoraux fabriqués à partir de cellules de cancer colorectal. Ainsi la vitesse du son et l'atténuation acoustique de ces sphéroïdes à des fréquences de l'ordre du MHz ont pu être extraites et comparés aux résultats présents dans la littérature afin de discuter les hypothèses de modélisation de ces objets
Origine : Version validée par le jury (STAR)