Joseph d’Alessandro

Dans de nombreux contextes, au cours de la vie des organismes pluricellulaires mais aussi chez certains unicellulaires « sociaux », les cellules se déplacent individuellement ou collectivement, de façon plus ou moins coordonnée. Je m’intéresse spécifiquement à la classe de cellules eucaryotes dites « adhérentes », parfois aussi nommées « mésenchymateuses », qui se propulsent en utilisant la polymérisation et la contraction asymétriques, polarisées, de leur cytosquelette d’actine. Ainsi, ces cellules peuvent être considérées comme un type particulier de particules actives polaires, en interaction.

Je m’intéresse à la régulation de cette polarité à différents niveaux :

• Dynamique de la polarité cellulaire: la polarité de la cellule n’est pas un objet unique défini de façon fixe, mais plutôt un ensemble d’asymétries émergeant du couplage entre différents composants de la cellule. J’étudie notamment comment les extrémités de la cellule se définissent en tant qu’ « avant » et « arrière » non seulement par leur activité protrusive spontanée, mais aussi par leur interaction réciproque.
• Interactions de contact et mouvements collectifs: j’explore l’hypothèse selon laquelle le mouvement collectif des tissus épithéliaux repose principalement sur des interactions locales entre cellules voisines. Dans ce cadre, je me demande notamment comment « CIL » (Contact Inhibition of Locomotion, un effet de répulsion entre voisines) et « CFL » (Contact Following of Locomotion, une tendance des cellules à se suivre) se combinent pour donner lieu à des mouvements coordonnés.
• Empreinte cellulaire: les cellules modifient le substrat sur lequel elles se déplacent en déposant une « empreinte », qui en retour modifie leurs trajectoires – elles ont tendance à rester sur leur propre empreinte. J’étudie les effets de cette empreinte sur la polarité cellulaire, à l’échelle de la cellule unique comme à l’échelle du groupe.

Pour aborder ces questions, je m’appuie sur des expériences de migration cellulaire en géométrie contrôlée. J’utilise des cellules issues de lignées épithéliales, déposées sur des substrats micro-imprimés, de sorte que leurs déplacements sont confinés, le plus en souvent le long de rails quasi-unidimensionnels. Je peux ainsi définir plus aisément des observables liées à la dynamique globale ou interne des cellules (trajectoire, champ d’activation de protéines, forces exercées sur le substrat) et faire le lien avec des descriptions issus de la physique de la matière active.