Adhésion cellulaire et mécanique

BENOIT LADOUX & RENÉ MARC MÈGE

Les contraintes mécaniques et la transmission des forces jouent un rôle essentiel dans les organismes vivants multicellulaires. Elles régulent des processus biologiques fondamentaux tels que la morphogenèse, les métastases tumorales et la réparation des tissus. Les adhésions cellulaires, couplées au cytosquelette contractile, sont des sites majeurs de transmission de force dans les cellules. Ce couplage mécanique, qui permet aux cellules de détecter et répondre aux changements physiques de l’environnement, a cependant été largement sous-étudié. Dans ce contexte, nous étudions la coopération entre l’adhésion, la signalisation mécanique et biochimique dans l’adaptation des cellules aux changements de leur environnement physique à différentes échelles, de la molécule unique aux tissus.

Mots-clés : Mécanobiologie ; Mécanosensitivité ; homéostasie de l’épithélium ; migration collectives ; mifrofabrication ; biophysique ; extrusion cellulaire ; mécanique des tissues

+33 (0)157278071 / +33 (0)157278067 benoit.ladoux(at)ijm.fr / rene-marc.mege(at)ijm.fr @BLadoux @ReneMege

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Recherche

A L’ÉCHELLE DE LA CELLULES UNIQUE

Nous analysons la mécanosensation et la mécanotransduction des adhésions cellule-matrice extracellulaire associées au intégrines, et cellule-cellule associées au cadhérines. Pour répondre à ces questions, nous avons développé des modèles de cellules uniques et de doublets de cellules permettant un contrôle de la formation des adhésions dans un microenvironnement physique et mécanique défini. Couplées à des approches de microscopie avancée, au développement de capteurs de force et à la biologie cellulaire classique, ces approches nous permettent d’étudier les mécanismes moléculaires qui contrôlent le remodelage des adhésions et du cytosquelette, de la forme et de la migration des cellules et leur adaptation à la rigidité de l’environnement ainsi qu’aux propriétés viscoélastiques du cytosquelette et à la tension interne générée par les moteurs à myosine.

A L’ÉCHELLE MULTICELLULAIRE

Nous étudions le comportement collectif des cellules dans les feuillets épithéliaux, dans le contexte de l’homéostasie tissulaire et de la cicatrisation. Pour répondre à ces questions, nous développons des outils microfabriqués et des outils biophysiques pour mesurer et contrôler les propriétés mécaniques et la topologie du microenvironnement des cellules. Ces outils sont combinés à des approches moléculaires, des techniques avancées de microscopie optique, d’analyse d’images et de modélisation pour étudier l’influence des propriétés physiques de l’environnement sur l’organisation des couches épithéliales, la migration collective des cellules, la polarisation des cellules individuelles et collectives, la division cellulaire et l’extrusion des cellules. Nous caractérisons comment les contraintes physiques peuvent conduire à des propriétés dynamiques et mécaniques émergentes de divers tissus épithéliaux.

AU NIVEAU DES TISSUS ET DES ORGANOÏDES

Nous étudions comment des tissus épithéliaux plus complexes, formés de populations de cellules différentes (cellules normales/déficientes pour l’adhésion, normales/cancéreuses, différenciées/cellules souches) confrontées à des substrats homogènes ou hétérogènes (chimie de la matrice extracellulaire, rigidité, géométrie et topographie), régulent l’homéostasie, se séparent et/ou s’auto-assemblent. Nos objectifs sont de déterminer i) comment les contraintes physiques du microenvironnement modulent les propriétés mécaniques des cellules et des tissus épithéliaux, ii) comment elles dirigent une variété de comportements cellulaires incluant la prolifération des cellules souches, l’extrusion ou la délamination de cellules, la migration cellulaire, la différenciation et la polarité, et iii) comment elles ont un impact sur la morphogenèse des tissus épithéliaux normaux, ainsi que sur le développement pathologique des maladies rares de l’intestin. Les substrats biomimétiques couplés à l’imagerie à haute résolution et à la biochimie sont essentiels pour atteindre ces objectifs.

Membres

Responsables :

Benoît LADOUX
Téléphone : +33 (0)157278071 / Email : benoit.ladoux (at) ijm.fr

René-Marc MÈGE
Téléphone : +33 (0)157278067 / Email : rene-marc.mege (at) ijm.fr

Membres de l’équipe :

ANGER	Lucas	Ingénieur en biologie
D’ALESSANDRO	Joseph	Chercheur
DE BECO	Simon	Enseignant-chercheur
DUBEY	Sushil	Postdoctorant
FARDIN	Marc-Antoine	Chercheur
DANG	Tien	Ingénieure en biologie
PENETI	Sudheer Kumar	Doctorant
ROSSE	Carine	chercheur invitée
SCHONIT	Andreas	Doctorant
SHEN	Yuan	Postdoctorant
WODRASCKA	Fanny	Doctorante
WU	Huiqiong	Postdoctorante
XI	Wang	Chercheur
CHILUPURI	Ranjith Kumar	Doctorant
JIANG	Pan	Postdoctorant
MARTINS	Joana	Doctorante, visiteur
VIGNES	Hélène	Postdoctorante
GRUDTSYNA	Valeriia	Doctorante, visiteur
THIANT	Clémence	Doctorante
ARKOWITZ	Grégory	Doctorant
DAI	Wufei	Doctorant
KAILASAM MANI	Satish	Postdoctorant
RACHIDI	Joud	Master 2

Sélection de publications

Balasubramaniam L, Doostmohammadi A, Saw TB, Narayana GHNS, Mueller R, Dang T, Thomas M, Gupta S, Sonam S, Yap AS, Toyama Y, Mège RM, Yeomans JM, Ladoux B. Investigating the nature of active forces in tissues reveals how contractile cells can form extensile monolayers. Nat Mater. 2021 Aug;20(8):1156-1166. doi: 10.1038/s41563-021-00919-2. Epub 2021 Feb 18. Erratum in: Nat Mater. 2021 Mar 9;: PMID: 33603188; PMCID: PMC7611436.

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Saw TB, Doostmohammadi A, Nier V, Kocgozlu L, Thampi S, Toyama Y, Marcq P, Lim CT, Yeomans JM, Ladoux B. Topological defects in epithelia govern cell death and extrusion. Nature. 2017 Apr 12;544(7649):212-216.
Abstract

Salomon J, Gaston C, Magescas J, Duvauchelle B, Canioni D, Sengmanivong L, Mayeux A, Michaux G, Campeotto F, Lemale J, Viala J, Poirier F, Minc N, Schmitz J, Brousse N, Ladoux B, Goulet O, Delacour D. Contractile forces at tricellular contacts modulate epithelial organization and monolayer integrity. Nat Commun. 2017 Jan 13;8:13998.
Abstract

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Publications

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Preprint

Chapitres de livres

Revues

Thèses

Collaborations

INTERNATIONAL

Alexandre Kabla
Cambridge University, UK

Xavier Trepat
IBEC, Spain

Alpha Yap
University of Queensland, Australia

Julia Yeomans
Oxford University, UK

Michael Sheetz
Pakorn tony Kanchanawong
Lim chwee Teck
Yusuke Tonama
Yan Jie
Gianluca Grenci
Mechanobiology Institute (MBI), Singapore

NATIONAL

FRANCE

Raphael Voituriez, Philippe Marcq
Sorbonne Université, Paris

Sylvie Hénon
Laboratoire Matière et Systèmes Complexes, Université de Paris

Philippe Chavrier, Christophe Lamaze, Jacques Prost
Institut Curie, Paris

Olivier Goulet
Hôpital Necker-Enfants Malades, Paris

Yong Chen
Ecole Normale Supérieure, Département de Chimie, Paris

Bénédicte Dalaval
CRBM, Montpellier

INTERNAL

Nicolas Borghi
Mechanotransduction: from Cell Surface to Nucleus

Nicolas Minc
Cellular Spatial Organization

Guillaume Romet-Lemonne & Antoine Jégou
Regulation of Actin Assembly Dynamics

04/04/2022 – Postdoctoral position in cell division during epithelial morphogenesis

17/02/2022 – Post-doc