Instabilités des fluides et écoulements actifs lors de la segmentation du mésoderme au cours du développement embryonnaire – FIDELIO
L’un des domaines émergents de la biologie du développement explore l’interaction entre les forces mécaniques et les signaux biochimiques dans l’établissement des structures embryonnaires. La somitogenèse chez les embryons de vertébrés en est un exemple remarquable : le mésoderme postérieur se segmente de manière périodique en structures compactes appelées somites, à l’image de gouttelettes se formant à partir d’un jet de liquide. Ces somites, dont l’organisation est extrêmement robuste et conservée au cours de l’évolution, sont à l’origine des vertèbres et des muscles squelettiques. Bien que les mécanismes génétiques et biochimiques de la somitogenèse aient été largement étudiés, le rôle des forces physiques, et surtout leur interaction avec les signaux moléculaires, reste mal compris.
FIDELIO apporte une nouvelle perspective en étudiant la somitogenèse comme une instabilité physique de type Plateau-Rayleigh, se produisant dans un tissu actif – un matériau constitué de cellules vivantes capables de générer des forces de manière autonome. Nous faisons l’hypothèse que, au cours de la différenciation progressive du mésoderme, les propriétés mécaniques du tissu évoluent jusqu’à atteindre un état instable, provoquant sa fragmentation en somites. Cette perspective nécessite une approche intégrée, mêlant expériences biophysiques et modélisation théorique.
Pour explorer cette hypothèse, nous développerons un dispositif expérimental original, basé sur l’utilisation d’embryons de poulet, un modèle idéal pour l’étude de la somitogenèse. Nous concevrons des dispositifs microfluidiques permettant de confiner le tissu, de contrôler les gradients de morphogènes comme le FGF et l’acide rétinoïque, et d’observer la formation des somites en temps réel par microscopie. Cette approche ex vivo offrira un niveau de contrôle inégalé sur les paramètres mécaniques et biochimiques.
En parallèle, nous établirons des modèles physiques décrivant le mésoderme comme un fluide viscoélastique actif, dont les propriétés varient dans le temps et l’espace. Ces modèles permettront de relier les paramètres mesurés expérimentalement (adhésion, viscosité, tension de surface…) aux mécanismes d’instabilité menant à la segmentation tissulaire. Les prédictions théoriques seront confrontées aux données expérimentales, dans un dialogue continu entre modélisation et observation.
Les retombées scientifiques du projet FIDELIO sont doubles. D’une part, il apportera une compréhension nouvelle d’un processus fondamental du développement embryonnaire, en révélant le rôle crucial des forces mécaniques dans l’émergence des formes. D’autre part, il produira des outils expérimentaux et théoriques originaux, applicables à d’autres transitions topologiques au sein de systèmes biologiques, tels que le développement d’organes, la régénération ou encore la progression tumorale.
En croisant biologie du développement et physique de la matière molle active, FIDELIO vise à identifier des principes généraux de la morphogenèse des tissus, avec un impact potentiel à la fois sur la recherche fondamentale et sur les applications biomédicales.
COORDINATION DU PROJET
Karine GUEVORKIAN (Institut Curie)
PARTENAIRES
LCP-A2MC Université de Lorraine
Institut Curie
Aide de l’ANR 583 864 euros
Début et durée du projet scientifique : avril 2026 – 48 Mois
Contact : David GONZALEZ-RODRIGUEZ