Simulation of Cellular Packing in Non-Proliferative Epithelia

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HAL Id: hal-00799386

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Submitted on 12 Mar 2013

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Simulation of Cellular Packing in Non-Proliferative

Epithelia

Yoann Chélin, Karim Azzag, Patrick Cañadas, Julien Averseng, Stephen

Baghdiguian, Bernard Maurin

To cite this version:

Yoann Chélin, Karim Azzag, Patrick Cañadas, Julien Averseng, Stephen Baghdiguian, et al.. Simu-lation of Cellular Packing in Non-Proliferative Epithelia. Journal of Biomechanics, Elsevier, 2013, 46 (6), pp.1075-1080. �10.1016/j.jbiomech.2013.01.015i�. �hal-00799386�

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!"!# A paper submitted to the Journal of Biomechanics #

Title: Simulation of C ellular Packing in Non-Proliferative E pithelia # # $%#&'()*+!,#-%#.//012,#3%#&040506!,#7%#.89:69+1!,#;%#<01'5*1=*0+2,#<%#>0=:*+!# # !%#?+*89:6*@(#>A+@B9))*9:#2,#C0DA:0@A*:9#59#>(E0+*F=9#9@#G(+*9#&*8*),#&HI;,#3)0E9#J=1K+9# <0@0*))A+,#LMNOP#>A+@B9))*9:#&959Q#P,#R:0+E9# #

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The physical laws governing the morphogenesis of biological tissues remain largely misunderstood. In particular, the role of the mechanical interactions occurring in this process needs to be better understood and studied. Inner follicular cells surrounding the oocytes of C iona intestinalis form an epithelial monolayer resulting from an accretion process (without mitosis or apoptosis). This epithelium is elementary and useful for morphogenesis studies: the cells exhibit polygon packing with a specific but non-systematically repeatable topology (i.e. the distribution of pentagons, hexagons and heptagons changes). To understand the role of ogejcpkecn"hqtegu"kp"vkuuwg"hqtocvkqp."yg"rtqrqug"cp"kppqxcvkxg"Ð4F"urjgtkecnÑ"oqfgn"dcugf" on the physics of divided media. This approach simulates the cellular mechanical behavior and epithelium structuration by allowing cells to adopt a large variety of shapes and to self-organize in response to mechanical interactions. The numerical parameters considered in the model are derived from experimental data in order to perform pertinent and realistic simulations. The results obtained are compared to biological observations using the same counting method to characterize epithelium topology. Numerical and experimental data appear close enough to validate the model. It is then used for exploratory studies dealing with ÐVkuuwg"Fgxgnqroent SpeedÑ variation, which is not easily attainable by experimentation. We show that the formation speed of the tissue influences its topology and hence its packing organization.

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forces, as can be done in granular mechanics (F. Radjaï and F. Dubois, 2011). Thus, viscosity !D!$

is only linked to normal velocity here, as in rheology when considering the Kelvin-Voigt !D;$

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