Laboratoire Matière et Système complexe (MSC) :

Equipe MAGnetIC Engineering

Membres :

Irène NAGLE, Nathalie LUCIANI, Myriam REFFAY

Mots Clefs :

Mécanobiologie, Agrégats multicellulaires, Nanoparticules magnétiques

Thématiques :

Propriétés mécaniques des agrégats multicellulaires de cellules musculaires :

Cette étude a permis de caractériser la réponse mécanique des agrégats de myoblastes en étudiant leur élasticité, leur tension de surface mais aussi leur dynamique de déformation par l’application de contraintes mécaniques appliquées au moyen d’aimants. Les myoblastes sont en effet rendus magnétiques par l’incorporation de nanoparticules magnétiques. Ils se comportent alors comme des aimants manipulables ce qui permet la formation d’agrégats de taille et de forme contrôlée mais ce qui autorise aussi leur sollicitation. Les propriétés macroscopiques de ces agrégats sont corrélées aux propriétés des cellules individuelles. Le rôle des filaments intermédiaires a ainsi été étudié.

Ingénierie tissulaire musculaire : 

Ce projet vise à construire un muscle artificiel en alignant des myoblastes magnétiques dans un étireur composé de deux micro-aimants en face-à-face.

Figure 1: Etireur magnétique. A/ Un agrégat de myoblastes est maintenu par deux micro-aimants à ses extrémités. Les déplacements de ces derniers permettent d’étirer l’agrégat. Des sondes de tension et des marqueurs de differentiation seront imagés in situ pour suivre les forces à l’intérieur du système et les étapes de la différentiation. B/ Etireur utilisé pour des cellules souches en mode sinusoïdal. La différentiation en précurseur cardiaque a été établie. C/ Premiers essais pour des myoblastes des structures étendues obtenues par fusion apparaissent.

Ce dispositif est très versatile car il autorise de modifier le type de sollicitation, sa fréquence, sa durée, sa dynamique. Nous aurons ainsi les moyens d’observer ce qui conduit le mieux la différentiation musculaire. De plus, ce dispositif représente un outil intéressant pour comprendre les processus de mécanotransduction en jeu dans la différentiation musculaire mais aussi la transduction des forces de l’échelle microscopique à l’échelle macroscopique.

Publications :

[1] Mazuel F., Reffay M., Du V., Bacri J-C., Rieu J-P., Wilhelm C, Magnetic flattening of stem-cell spheroids indicates a size-dependent transition, Phys. Rev.Lett. 2015 Mar 6 114(9) :098105 .

[2] Du V, Luciani N, Richard S, Mary G, Gay C, Mazuel F, Reffay M, Menasche P, Agbulut O, Wilhelm C, A 3D magnetic tissue stretcher for remote mechanical control of embryonic stem cell differentiation, Nature Communications 2017 Sep 12 (8) :400.