Nous avons suivi l’aire de cellules T24 adh´erentes `a la paroi d’un microcanal et soumises
`a un flux croissant par paliers : toutes les 5 minutes, le d´ebit de l’´ecoulement est augment´e,
g´en´erant des contraintes de cisaillement de plus en plus ´elev´ees `a la paroi inf´erieure du
microcanal (protocole d´etaill´e dans la partie 2.5.3). L’aire des cellules observ´ees montre
un comportement biphasique (Fig. 3.5) :
– A faible contrainte de cisaillement, l’aire augmente. La cellule adh`ere puis s’´etale au
fond du microcanal, en gardant une forme ronde, avec un noyau pro´eminent entour´e
d’un lamellipode.
– Lorsque la contrainte atteint des valeurs plus ´elev´ees, la cellule perd sa forme ronde,
l’aire d´ecroˆıt jusqu’`a un ´eventuel d´etachement de la cellule.
Fig.3.5: Images en contraste de phase d’une cellule T24 adh´erente `a la paroi d’un microcanal (w= 1mm,
h= 64µm) soumise `a un flux de cisaillement croissant. La fl`eche blanche indique la direction du flux. La
barre noire repr´esente 10µm. Contraintes de cisaillement `a la paroi : a) 0.64P a, b) 6.36P a, c) 19.1P a,
d) 31.7P a, e) 50.8P a. D’apr`es Verdieret al. (Verdieret al., 2008)
3.3.1 Evolution de l’aire A(t) sous cisaillement croissant
Afin de d´eterminer quantitativement l’effet de l’augmentation de la contrainte de
ci-saillement sur l’´etalement d’une cellule T24 `a la paroi d’un microcanal, nous avons repr´esent´e
l’´evolution de l’aire en fonction du temps et les paliers de contraintes correspondantes.
Les courbes «aire en fonction du temps»confirment l’augmentation de surface `a faible
contrainte (<3P a), le ralentissement de cette croissance lorsque la contrainte augmente,
puis la diminution de surface lorsque la contrainte est ´elev´ee. Un exemple est donn´e sur
la figure 3.6 pour 5 cellules soumises `a un flux croissant dans un microcanal de section
w= 1mm,h= 61µm. Pour chaque cellule, les donn´ees exp´erimentales (surface d’adh´esion
mesur´ee en fonction du temps) ont ´et´e ajust´ees par un polynˆome, le degr´e de ce polynˆome
´etant choisi de fa¸con `a optimiser l’accord entre les points exp´erimentaux et l’ajustement.
Typiquement, le meilleur ajustement est obtenu avec un polynˆome de degr´e compris entre
4 et 6.
Fig. 3.6: Evolution de l’aire pour 5 cellules adh´erentes soumises `a un flux croissant dans un microcanal
(w= 1mm,h= 61µm) Les contraintes correspondantes sont donn´ees sur l’axe sup´erieur. Les symboles
repr´esentent les donn´ees exp´erimentales (mesur´ees sur les images en contraste de phase comme expliqu´e
dans la partie 3.1), estim´ees `a l’aide d’un polynˆome (lignes). Pour chaque courbe, l’´etoile indique l’aire
maximum.
3.3.2 Evolution du taux de croissance de l’aire dAdt(t) en fonction du
cisaille-ment
L’ajustement des points exp´erimentaux de l’aire d’adh´esion en fonction du temps nous
fournit l’´equation d’une courbe estimant bien ces donn´ees. En d´erivant cette ´equation
(polynˆome de degr´e 4 `a 6), puis en calculant la valeur de cette d´eriv´ee `a intervalles r´eguliers
(`a chaque minute de l’exp´erience), nous avons ainsi acc`es au taux de croissance de l’aire des
cellules adh´erentes. Cette analyse des donn´ees montre qu’au cours d’une exp´erience sous
flux pendant laquelle la contrainte de cisaillement croˆıt par paliers, le taux de croissance
de l’aire des cellules adh´erentes diminue avec le temps :
– Pendant la phase d’´etalement, l’aire des cellules augmente, le taux de croissance est
positif mais il d´ecroˆıt.
– L’aire maximale correspond `a un taux de croissance nul :
dAdt(t)= 0.
– Lorsque la cellule diminue sa surface d’adh´esion avec le substrat, le taux de croissance
est n´egatif (en valeur absolue, il augmente).
Apr`es cette ´etape du traitement, nous disposons donc de l’aire de la cellule `a chaque
minute, ainsi que du taux de croissance `a cet instant. Dans la suite de l’analyse, nous
supposons que, sur chaque palier de 5 minutes, durant lequel un cisaillement constant est
appliqu´e, le taux de croissance varie peu. Par cons´equent, nous calculons sa valeur pour
chaque contrainte de cisaillement en faisant la moyenne sur la dur´ee du palier
correspon-dant (moyenne sur les 5 points du palier, distants de 1 minute). Connaissant le taux de
croissance correspondant `a chaque valeur de contrainte, nous pouvons alors repr´esenter
graphiquement ces r´esultats en tra¸cant le taux de croissance en fonction de la contrainte
de cisaillement (Fig. 3.7). Nous retrouvons sur ce graphe les deux phases d’´etalement et
de r´etraction de la cellule :
– Sous un cisaillement faible, le taux de croissance est positif (phase d’´etalement).
– L’aire maximale correspond `a un taux de croissance nul :
dAdt(t)= 0.
– Sous fort cisaillement, la cellule diminue son aire et le taux de croissance est n´egatif.
Fig.3.7: Evolution du taux de croissance de l’aire pour 5 cellules adh´erentes soumises `a un flux croissant
dans un microcanal (w= 1mm, h= 61µm) en fonction de la contrainte de cisaillement `a la paroi. Les
symboles repr´esentent les points calcul´es `a partir des donn´ees exp´erimentales (partie 3.3.2), les lignes sont
3.3.3 D´efinition et d´etermination de la contrainte de cisaillement critique
Le taux de croissance de l’aire (
dAdt(t)) diminue lorsque la contrainte (ou Wall Shear
Stress, WSS) augmente. Il coupe l’axe horizontal pour une valeur de contrainte appel´ee
contrainte critique, not´ee W SSc. Pour cette valeur de contrainte,
dAdt(t)= 0 et l’aire de la
cellule est maximale. Sur chaque graphe«taux de croissance en fonction de la contrainte
de cisaillement», la contrainte critique a ´et´e ´evalu´ee en rep´erant l’intersection avec l’axe
horizontal (Fig. 3.7). Pour cela, nous avons fait un zoom de la r´egion proche de l’axe
horizontal puis ´evalu´e la contrainte critique `a 0.1P a pr`es. Typiquement, les valeurs de
contrainte critique sont comprises entre 3P a et 6P a.
3.3.4 Influence du confinement
Afin de tester l’effet du confinement les exp´eriences sous flux ont ´et´e r´ealis´ees dans
trois microcanaux de hauteurs diff´erentes dans l’intervalle 60−260µm (mais de mˆeme
largeur ´egale `a 1mm). Nous avons compar´e les valeurs des contraintes critiques obtenues
pour ces diff´erentes hauteurs : la moyenne des contraintes critiques a ´et´e calcul´ee pour
chaque hauteur de canal, en prenant en compte au moins 5 cellules : 10 cellules ont ´et´e
mesur´ees dans le canal de hauteur 68µm, 5 cellules dans le canal de hauteur 155µm et
6 cellules dans le canal de hauteur 264µm (Fig. 3.8). Nous avons repr´esent´e ces valeurs
sur un graphe repr´esentant la contrainte de cisaillement critique en fonction de la hauteur
du canal. Nous notons une augmentation de la contrainte critique avec la hauteur du
canal (Fig. 3.8) : la limite de r´esistance de la cellule `a l’´ecoulement est atteinte pour des
contraintes de cisaillement `a la paroi plus faibles dans des canaux plus petite hauteur. Une
explication de ce ph´enom`ene est propos´ee ci-apr`es.
Fig. 3.8: Contrainte critique (W SS
c) en fonction de la hauteur du canal (largeur constantew= 1mm).
Les points repr´esentent les moyennes des contraintes critiques mesur´ees pour toutes les cellules test´ees
(10, 5 et 6 cellules pour les canaux de hauteurs respectives 68, 155 et 264µm). La ligne pointill´ee est un
ajustement des r´esultats `a partir du mod`ele pr´esent´e dans la discussion, bas´e sur l’hypoth`ese d’´equilibre
entre l’adh´esion et les forces hydrodynamiques :F
f low=F
adz. Les r´esultats du calcul donnent :N f
adh=
18nN.
3.4 Comp´etition entre liaisons adh´esives et forces
Dans le document
Effet de l'écoulement sur l'adhésion de cellules en géométrie confinée
(Page 107-112)