Thèse Anr - Modélisation Théorique de la Rhéologie et des Instabilités de Fluides Actifs dans la Somitogenèse des Vertebrés H/F

Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Université de Lorraine École doctorale : C2MP - CHIMIE MECANIQUE MATERIAUX PHYSIQUE Laboratoire de recherche : Laboratoire de Chimie et Physique - Approche Multi-Echelle des Milieux Complexes Direction de la thèse : David GONZALEZ-RODRIGUEZ ORCID 0000000161522222 Début de la thèse : 2026-10-01 Date limite de candidature : 2026-04-30T23:59:59 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 coeur 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. Les tissus embryonnaires peuvent être vus comme des matériaux actifs hors équilibre, dont les propriétés émergent du couplage entre mécanique, forces actives, réarrangements cellulaires et organisation spatio-temporelle. Comprendre comment, à partir de ces dynamiques complexes, un embryon construit de façon robuste sa forme et ses structures est une question centrale en biophysique théorique. Le projet portera sur la modélisation de la rhéologie des tissus et des instabilités de fluides actifs dans la somitogenèse (formation des somites, précurseurs de la colonne vertébrale), avec pour objectif de relier les mécanismes cellulaires aux comportements mécaniques observés à l'échelle du tissu. Au-delà de son intérêt fondamental, ce cadre peut aussi contribuer à mieux comprendre certaines dynamiques tissulaires pathologiques, notamment dans le contexte du cancer.