Institut des
NanoSciences de Paris
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Mécanique des émulsions adhésives biomimétiques

Nous utilisons des émulsions dites biomimétiques afin d’étudier la mécanique passive des tissus biologiques dans un cadre de matière molle. En effet les cellules dans les tissus sont remplacées par des gouttes d’huile qui miment leurs principales caractéristiques mécaniques dans les tissus : les gouttes sont stabilisées par une monocouche de phospholipides afin de mimer le feuillet externe de la membrane cellulaire tandis que l’adhésion cellulaire, assurée par les cadhérines dans les tissus, est ici reproduite grâce au greffage de ligands à la surface des gouttes. Les interactions entre gouttes sont donc directement contrôlées par la modulation de l’énergie d’adhésion des différents binders utilisés. On peut par exemple créer des liens quasi-permanents de type biotine-streptavidine entre les gouttes, tandis qu’une adhésion thermoréversible est assurée par le greffage de simples brins d’ADN complémentaires à la surface des gouttes. Dans ce cas, les brins complémentaires entre deux gouttes au contact s’hybrident pour former une double hélice d’ADN. Cette réaction est réversible autour de la température de dénaturation de la double hélice, dont la valeur est spécifique à la séquence utilisée.

De plus les émulsions sont un outil particulièrement pratique pour la caractérisation des milieux divisés car l’égalisation des indices entre la phase aqueuse et huile les rend transparentes et donc accessibles à l’optique. En particulier nous observons par microscopie confocale la topologie des empilements compacts de gouttes et pouvons en parallèle mesurer la force des intéractions associées à chaque contact goutte-goutte dans l’empilement. La grande flexibilité de ce système en fait donc un modèle approprié pour l’étude de la réponse élasto-plastique des émulsions adhésives biomimétiques, dans l’optique de comprendre le comportement passif des tissus biologiques.

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Reconstitution 3D d’un empilement de gouttes observé par microscopie confocale. Echelle = 100x100x100um^3
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Analyse d’image 3D. (A) Les patches adhésifs entre les gouttes sont visualisés en jaune dans le volume de l’échantillon 3D. (B) La déformation des gouttes est obtenue en reconstituant leur forme sphérique et en mesurant le recouvrement géométrique entre deux sphères voisines. rp désigne le rayon du patch adhésif, rd celui de la zone de contact.