Service de Physique de l'Etat Condensé

Mecanismes de la solubilisation enzymatique des gels


MEcanismes de la Solubilisation ENzymatique des GEls

Construction d'un rhéomètre parallèle

L'invasion cellulaire est le processus par lequel des cellules malignes quittent un cancer primaire pour passer dans la circulation sanguine et former des métastases à distance de la tumeur d'origine. La formation de ces métastases est bien sûr un facteur essentiel du pronostic. Une des étapes de ce phénomène est le passage des cellules à travers la matrice extra cellulaire. Cette matrice a pour base mécanique un gel de collagène dont la cellule invasive doit couper les chaînes pour se frayer un passage. Nous avons entrepris d'étudier les aspects de ce processus relevant de la physique de la « matière molle » et le présent projet s'inscrit dans ce contexte.

Une des difficultés principales rencontrées lors d'une étude expérimentale « physique » de systèmes biologiques est la variabilité intrinsèque de ces systèmes qui impose, pour obtenir une image pertinente du phénomène, une multiplication des échantillons mesurés et donc un dispositif expérimental très simple pouvant être multiplié également. L'étude [1] que nous avons publiée sur ce sujet reposait sur ce principe : Le dispositif expérimental unitaire était constitué d'un récipient ( tube de centrifugation ) contenant le gel et l'enzyme dissous et une bille de plastique. Un grand nombre de ces tubes était placé dans un thermostat et observé par un unique appareil photo numérique. La donnée relevée était la durée totale de la dégradation révélée par la chute de la bille.

Le résultat le plus déconcertant de cette étude était que ce temps de dégradation ne varie pas comme une puissance entière de la concentration en enzyme, mais comme une puissance -3/2 environ. L'intuition et tous les modèles simples prévoient une proportionnalité inverse. Le seul modèle (à notre connaissance) qui permette d'expliquer cet exposant est le suivant : chaque enzyme reste confinée dans une « bulle » sphérique qu'elle crée et ces bulles percolent (percolation continue ou « fromage suisse »). Afin que la bulle reste sphérique, l'enzyme doit suivre une marche auto-attirante où la probabilité de pénétrer en territoire vierge est inférieure à un certain seuil. Dans ce modèle, l'exposant asymptotique est de 4/3, mais il est atteint par au-dessus et passe par 3/2 pour certaines valeurs finies.

Un phénomène moléculaire a pu être établi (ou fortement suggéré) par des mesures macroscopiques interprétées par des modèles de la physique statistique.

Quelques mesures de constantes élastiques de gels en cours de dégradation ont été effectuées et montrent des variations en loi de puissance, en accord, au moins qualitativement, avec les résultats précédents. Ces mesures se font avec un instrument relativement complexe qu'il est donc impossible de multiplier.
Des expériences préliminaires mettant en jeu d'autres couples enzyme-gel ont montré des exposants différents. Les problèmes tant biologiques que physiques sont donc plus généraux que celui considéré jusqu'ici. Des moyens expérimentaux et théoriques supplémentaires seraient utiles.

Le premier objectif du présent projet est de construire un montage expérimental permettant une mesure de l'élasticité du gel suffisamment simple pour être répliqué en plusieurs exemplaires.



Présentation PowerPoint

 

Maj : 12/12/2008 (1121)

 

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