Bonjour,

Je soutiens ma thèse intitulée "Auto-organisation d’une matière active cytosquelettique en géométrie contrôlée" le mardi 16 juin à 14h en amphithéâtre Charpak. Vous êtes toustes les bienvenu.es, la soutenance sera en français.

Résumé:

La morphogenèse mobilise des aspects à la fois mécaniques, géométriques et biochimiques, dont les mécanismes sous-jacents ne sont pas encore complètement élucidés. En particulier, l'émergence spontanée de formes organisées dans les systèmes vivants suggère un rôle central du couplage entre géométrie et mécanique.

Nous explorons cette interaction dans un système minimal de matière active, composé de filaments et de moteurs moléculaires du cytosquelette. En confinant ce système dans des gouttes microfluidiques, nous analysons ainsi les dynamiques d'auto-organisation sous contrainte géométrique. Les microtubules, assemblés en faisceaux à l’aide d’un agent déplétant, sont mis en mouvement par des moteurs kinésines assemblés en agrégats et glissent alors les uns par rapport aux autres. En présence d’une interface huile-eau, les filaments s’assemblent en un cortex bidimensionnel à la surface sphérique des gouttes. Ils forment alors un nématique actif caractérisé par la présence de quatre défauts topologiques de charge +1/2 autopropulsés. En les suivant dans le temps, on montre qu'ils forment des structures géométriques alternant périodiquement entre tétraèdres et plans.

La variation de la densité en microtubules à la surface permet l'émergence de nouvelles dynamiques, ressemblant à celles d'un filament extensible s'enroulant sur une sphère, tout en gardant des similarités avec celles d'un nématique. Le passage d'une représentation nématique à celle d'un filament est alors continu. Les faibles densités en matière sont alors associées à une augmentation de la variabilité des trajectoires et des changements de direction.

En introduisant des variations de géométrie grâce à l'écrasement contrôlé des gouttes, le changement de courbure engendré fait apparaître de nouveaux défauts aux dynamiques périodiques. Le paysage topologique est alors réorganisé tout en conservant la charge imposée par la sphère.

Ces résultats montrent que des auto-organisations variées peuvent apparaître simplement par une interaction entre l'activité, la densité et la courbure. Ce système simple incarne un modèle pour déchiffrer l'interaction entre la mécanique et la géométrie entraînant la naissance de formes dans la matière biologique active.