Description

Comment les embryons construisent-ils des structures robustes et répétables alors même que les tissus s’écoulent, se remodèlent et génèrent activement des forces ? Un exemple remarquable est la somitogenèse : chez les embryons de vertébrés, le mésoderme présomitique (PSM) se segmente périodiquement en agrégats cellulaires appelés somites, précurseurs de la colonne vertébrale.

Inspirée par la ressemblance entre la somitogenèse et l’instabilité de Plateau–Rayleigh dans les jets liquides, cette thèse vise à développer un cadre théorique pour comprendre la formation des somites comme une instabilité d’un tissu viscoélastique actif. Bien que la fragmentation de Plateau–Rayleigh ait été largement étudiée à l’aide de modèles de fluides passifs et viscoélastiques, ces approches négligent souvent des caractéristiques essentielles des tissus vivants, telles que la génération active de contraintes, l’ordre structural et les effets viscoélastiques non locaux. Nous construirons des modèles reliant des paramètres mesurables expérimentalement (viscosité effective, tension de surface, adhésion, contraintes actives) aux seuils d’instabilité, à la sélection de motifs et à la dynamique.

Nous utiliserons la théorie des gels actifs. Dans notre modèle, le PSM est constitué d’un cœur mésenchymateux fluide désordonné entouré d’une fine couche épithéliale, supposée présenter une réponse viscoélastique. La thèse étudiera la dynamique de la frontière libre entre le PSM et son milieu environnant, d’abord dans le régime de petites déformations interfaciales (accessible par analyse de stabilité linéaire et méthodes asymptotiques), puis dans des régimes non linéaires.

En parallèle, la thèse développera une modélisation rhéologique pour interpréter les mesures mécaniques réalisées par les collaborateurs du projet (par exemple des expériences d’aspiration). L’objectif est de dépasser les descriptions standard de matériaux passifs homogènes en intégrant l’hétérogénéité et l’activité, afin d’extraire des paramètres effectifs du tissu contraignant directement la théorie de fluide actif.

Compétences requises

Master en physique ou domaine proche, avec une solide formation mathématique et de bonnes bases en physique statistique et non linéaire. Des connaissances en matière molle ou systèmes complexes seront appréciées. Intérêt pour les échanges avec des expérimentateurs. Une expérience préalable en biophysique expérimentale n’est pas requise. Un excellent niveau d’anglais scientifique est requis.

Bibliographie

- O. Pourquié, Annu. Rev. Cell Dev. Biol., 17, 311-350 (2001).
- E. Hannezo et al, Phys. Rev. Lett., 109, 018101 (2012).
- D. Gonzalez-Rodriguez et al, Phys. Rev. Lett., 115, 088102 (2015).
- K. Kruse et al, Eur. Phys. J. E, 16, 5-16 (2005).

Mots clés

Biophysique théorique, Matière active, Rhéologie des tissus, Morphogénèse, Matière molle, Instabilités hydrodynamiques