Descriptif
Ces vingt dernières années plusieurs techniques ont été développées pour sonder les propriétés mécaniques de la matière biologique aux échelles allant du nanomètre au micromètre. Ces techniques ont dévoilé l’importance cruciale d’aspects mécaniques dans la régulation de nombreux processus biologiques (migration et division cellulaires, différenciation, etc.) ou pathologique (cancer, athérosclérose, etc). Les échelles spatiales impliquées, du nanomètre au micromètre, limitent l’accès expérimental à un petit nombre de grandeurs mécaniques. Ce cours fournit les bases pour comprendre quelles sont ces grandeurs mesurables, et selon quel principe (par exemple déflexion d’un cantilever, force photonique, magnétique, étirement d’un substrat mou). Les problématiques liées aux deux « mondes » nanométriques (échelle 1-10 nm) et micrométriques (1-10µm) sont abordées : molécules uniques soumises aux fluctuations thermiques (exemple de la rupture d’un lien adhésif ligand-récepteur), ou mesure des propriétés viscoélastiques cellulaires par micro-indentation faisant appel à des bases de mécanique du contact. Le cours a aussi pour objectif de sensibiliser les élèves au contexte de la recherche fondamentale et appliquée à l’interface entre mécanique et biologie.
Déroulement du cours.
Pendant le cours, plusieurs (4 à 6) intervenant.e.s viendront présenter leur travail de recherche touchant à des notions de mécanique cellulaire. Le cours sera également composé de cours magistraux et de problèmes associés résolus pendant les heures de cours. Une à deux séances de démonstration expérimentale seront réalisées au laboratoire (microindentation cellulaire, viscoélasticité de globules blancs). Les élèves seront amenés à présenter des articles scientifiques en binôme. Au début de chaque séance, un questionnaire à choix multiple est donné basé sur une lecture obligatoire donnée d’une semaine à l’autre.
Evaluation :
- questionnaire à choix multiple hebdomadaire (30%),
- présentation d’articles scientifiques (30%),
- examen final (questionnaire à choix multiple + questions ouvertes, 30%),
- participation pendant les cours (10%).
Numerus clausus : 20
Langue du cours : Français ou Anglais selon la présence de non francophones / Anglais sauf si (peu probable) tout l'auditoire est francophone
Mise à jour : 21 avril 2023
Objectifs pédagogiques
Comprendre l'objectif de l'étude de la mécanique cellulaire
Avoir des notions de base sur l'architecture cellulaire
Avoir une connaissance générale des techniques existantes et de leur principe, notamment la microindentation et l'aspiration par micropipette
Avoir à l'esprit les ordres de grandeur impliqués (forces, distances, rigidités, viscosités, etc.)
Connaître les différents modèles utilisés pour décrire la mécanique cellulaire
Avoir des connaissances de base sur la physique des molécules individuelles
Avoir à l'esprit plusieurs applications des différentes techniques de micromanipulation
Avoir une connaissance de base de la structure d'un article scientifique
Avoir une idée générale des différents domaines de recherche présentés par les intervenants pendant le cours
Diplôme(s) concerné(s)
- Programmes d'échange internationaux
- M1 IES - Innovation, Entreprise et Société
- Titre d’Ingénieur diplômé de l’École polytechnique
- M2 BME - Biomécanique et Ingéniérie Biomédical
Parcours de rattachement
Format des notes
Numérique sur 20Littérale/grade réduitPour les étudiants du diplôme Programmes d'échange internationaux
Le rattrapage est autorisé (Note de rattrapage conservée)- Crédits ECTS acquis : 5 ECTS
Pour les étudiants du diplôme Titre d’Ingénieur diplômé de l’École polytechnique
Le rattrapage est autorisé (Note de rattrapage conservée)- Crédits ECTS acquis : 5 ECTS
La note obtenue rentre dans le calcul de votre GPA.
Pour les étudiants du diplôme M2 BME - Biomécanique et Ingéniérie Biomédical
L'UE est acquise si Note finale >= 10- Crédits ECTS acquis : 3 ECTS
Pour les étudiants du diplôme M1 IES - Innovation, Entreprise et Société
L'UE est acquise si Note finale >= 10- Crédits ECTS acquis : 5 ECTS
Programme détaillé
Thèmes traités :
- architecture cellulaire, molécules, mécanique et organites (membrane, cytosquelette, noyau, etc.),
- rhéologie cellulaire,
- mécanique du contact et micro-indentation (modèle de Hertz, Sneddon),
- lois de comportement : élasticité, viscoélasticité cellulaires, relaxation/fluage en loi de puissance,
- techniques Expérimentales (liste non exhaustive) : pinces optiques, pinces magnétiques, microscopie à force atomique, micropipettes, ‘traction force microscopy’, spectroscopie de force.
