Régulation mécanique de l'angiogenèse in vitro: analyse par un modèle aux dérivées partielles des interactions cellules-substrat

• Main Author: Namy, Patrick
• Language: fra
• Published: 2004
• Subjects: [SDV:OT] Life Sciences/Other; [SDV:OT] Sciences du Vivant/Autre; [MATH] Mathematics; [MATH] Mathématiques; [PHYS:PHYS] Physics/Physics; [PHYS:PHYS] Physique/Physique; angiogenèse; modélisation théorique; réseaux de cellules endothéliales; traction cellulaire; matrice extracellulaire; modèle biomécanique; instabilité biomécanique; bifurcation; méthode des éléments finis; analyse de stabilité linéaire; analyse de stabilité non-linéaire; grandes déformations; équations aux dérivées partielles
• Online Access: http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00007601; http://tel.archives-ouvertes.fr/docs/00/04/73/87/PDF/tel-00007601.pdf

Le développement de capillaires sanguins à partir d'un réseau pré-existant, l'angiogenèse, joue un rôle fondamental dans de nombreux contextes physiopathologiques, tels la cicatrisation des tissus ou le développement d'une tumeur solide. Dans cette thèse, nous nous sommes intéressés à la régulation de ce phénomène par les facteurs mécaniques (rigidité, viscosité, traction cellulaire). Dans un dialogue permanent entre l'expérimentation et la modélisation, nous avons développé un modèle théorique biomécanique minimal des premières étapes de l'angiogenèse in vitro, où l'angiogenèse est supposée issue d'une instabilité mécanique entre les forces actives de traction cellulaire et la résistance passive viscoélastique de la matrice extracellulaire. Notre modèle consiste en un système d'équations aux dérivées partielles non-linéaires couplées, résolu par la méthode des éléments finis. Nous avons mené des analyses de stabilité linéaire et non-linéaire de l'état d'équilibre homogène pour déterminer les points de bifurcation du système correspondant à une instabilité de Turing. Nous avons ensuite effectué une étude approfondie de l'influence des différents paramètres sur la formation du réseau. Les résultats des simulations numériques sont comparés avec succès aux résultats expérimentaux, obtenus par notre équipe ou extraits de la littérature. Dans une seconde partie de nos travaux, nous avons étudié des voies de régulation possibles, par les effets mécaniques, de la dégradation de la matrice extracellulaire. Nous avons alors montré que la régulation mécanique de la dégradation pouvait être un processus clé de l'angiogenèse in vitro.