Biologie cellulaire systémique de la polarité et de la division

Matthieu Piel

Matthieu Piel Chef d'équipe Tél :

Notre équipe étudie différents processus cellulaires : migration, régulation du volume et de la masse, division cellulaire. Nous sommes intéressés par le fonctionnement du cytosquelette, des organelles et de leur lien avec la méchanosensitivité. Nous développons des outils innovants basés sur des techniques de nano et micro-fabrication, afin de contrôler et moduler les principaux paramètres physiques et chimiques du micro-environnement cellulaire.

Ces outils sont couplés avec de la microscopie quantitative de haute qualité, et utilisés aux côtés de techniques de biologie moléculaire et cellulaire, afin d’obtenir une description quantitative des comportements cellulaires. Notre approche multidisciplinaire, en plus de mettre en lumière de nouveaux concepts basiques du comportement cellulaire, mène au développement de nouveaux outils avec un potentiel d’application dans la recherche biomédicale.

 

Team Piel

La question principale de notre recherche est de comprendre comment les cellules prolifèrent et migrent lorsque l’espace est limité. Nous voulons comprendre comment les cellules (immunitaires et cancéreuses) peuvent produire un mouvement efficace une fois confinées et pressées à travers de petits trous. Nous souhaitons également comprendre comment les contraintes physiques affectent les cellules en division.

Notre projet actuel sur la prolifération cellulaire sous contraintes externes a été récompensé par un ERC Consolidator grant en 2012.

M. Piel est l’auteur de plus de 100 publications (H index 50) avec plus de 9300 citations. Il détient trois brevets, et est co-fondateur de la société CYTOO. Il enseigne au Centre de Recherche Interdisciplinaire. Il enseigne également la biologie cellulaire et la biophysique dans plusieurs parcours de master à Paris. Il est un des fondateurs de l’Institut Pierre-Gilles de Gennes pour la microfluidique. Il a été invité à plus de 50 congrès internationaux et a donné plus de 40 conférences au cours des 5 dernières années. Il a été récompensé par la médaille de Bronze du CNRS en 2012.

Ci-dessous vous trouverez une vidéo produite pour la télévision française où Matthieu Piel parle de ses motivations :

L’ETINCELLE_MATTHIEU_PIEL from HELIOX Films on Vimeo.

Voici une vidéo que nous avons produite pour l’ASCB à propos de la vie d’une cellule dendritique :

ASCB Celldance 2016 – Piel from ASCB on Vimeo.

 

Techniques et outils que nous avons créé et que nous utilisons :

  • Micropatterning : Nous avons démontré que les micro-patrons de molécules de la matrice extra-cellulaire sont capable de déterminer la polarité et l’axe de division de cellules en culture (voir publication). Cette découverte a fait l’objet d’un brevet qui a mené à la création d’une entreprise (CYTOO, créée en 2008) et nous avons continué le développement de cette technologie.
  • Microcanaux : Nous utilisons des canaux microfabriqués afin d’étudire la migration cellulaire et pour imiter le micro-environnement de la cellule dans le corps. Voir poster ci-dessous.cell migration microchannels
  • Dispositifs de confinement : Nous avons développé des outils pour confiner les cellules en hauteur jusqu’à de très faibles hauteurs, et nous les avons exploités afin de comprendre comment les contraintes mécaniques affectent les processus de migration et division cellulaire.
  • Mesure du volume cellulaire : Nous avons publié une technique pour mesurer précisément le volume cellulaire par la technique d’exclusion de fluorescence (voir publication) et avons démontré que les cellules de mammifères gonflent lors de la mitose (voir publication).

 

Membres de l’équipe :

  • Aastha MathurAastha Mathur (postdoctoral researcher): Mécaniques de la motilité cellulaire 3D en utilisant un système simplifié.
  • Larisa VenkovaLarisa Venkova (étudiante en thèse): Régulation du volume cellulaire en réponse à des déformations.
  • Nishit SrivastavaNishit Srivastava (chercheur postdoctoral): Croissance cellulaire et régulation homéostatique avec des mesures de masse et de volume sur cellule unique.
  • Guilherme NaderGuilherme Nader (chercheur postdoctoral): Investigation des conséquences de la perte de l’intégrité de l’enveloppe nucléaire causée par la déformation du noyau dans des microenvironnements confinés.
  • Juan Manuel Garcia ArcosJuan Manuel García Arcos (étudiant en thèse): Mécanismes de stabilisation et motilité des blebs dans les cellules cancéreuses.

Groupe : MOTILE (Mechanobiology Of Trans-Migration in Leukocytes) dirigée par Pablo Vargas

Pablo Vargas
Depuils 2016, Pablo Vargas fait partie de l’équipe en qualité de chercheur permanent (CR1 INSERM). Ses principaux intérêts sont dans la compréhension des mécanismes sous-jacents la migration efficace des cellules entre des organes distants. Pour ce faire, son groupe utilise des leucocytes spécialisés dans la migration au sein de microenvironnements complexes.

 

  • Lucie BarbierLucie Barbier (étudiante en thèse): Mécanosensation via les membranes intracellulaires.
  • pablo saezPablo Saez (chercheur postdoctoral): Intégration des signaux mécaniques et physiques durant le chimiotactisme.
  • mathieu deygasMathieu Deygas (chercheur postdoctoral) : Intégration des signaux biochimiques durant la migration dans des microenvironnements 3D.
  • Bianca CaliBianca Calí (chercheur postdoctorant): Dynamiques nucléaires pendant la migration de leucocytes.

Étudiants en collaboration avec d’autres équipes :

  • Ido LaviIdo Lavi (étudiant en thèse): Analyse théorique de la migration cellulaire, en collaboration avec Raphaël Voituriez (UMR 7600 Sorbonne Université).
  • Valentin LaplaudValentin Laplaud (étudiant en thèse): Investigation du cortex cellulaire à travers des outils magnétiques, en collaboration avec l’équipe d’Olivia Du Roure (ESPCI).
  • Zahraa AlraiesZahraa Al Raies (étudiante en thèse): Rôle de l’intégrité de l’enveloppe nucléaire dans le vieillissement, en collaboration avec l’équipe d’Ana-Maria Lennon-Duménil (U932/INSERM/Institut Curie).
  • Kostiantyn BreievKostiantyn Breiev (PhD student): Creating production ready cell confinement devices. In collaboration with the 4DCell company.
  • Alice WilliartAlice Williart (étudiante en master): Impact de l’état mécanique de l’enveloppe nucléaire sur l’infection par le VIH. En collaboration avec l’équipe de Nicolas Manel (U932/INSERM/Institut Curie)

Publications clés

Année de publication : 2018

Clotilde Cadart, Sylvain Monnier, Jacopo Grilli, Pablo J Sáez, Nishit Srivastava, Rafaele Attia, Emmanuel Terriac, Buzz Baum, Marco Cosentino-Lagomarsino, Matthieu Piel (2018 Aug 18)

Size control in mammalian cells involves modulation of both growth rate and cell cycle duration.

Nature communications : 3275 : DOI : 10.1038/s41467-018-05393-0

Année de publication : 2016

M Raab, M Gentili, H de Belly, H R Thiam, P Vargas, A J Jimenez, F Lautenschlaeger, Raphaël Voituriez, A M Lennon-Duménil, N Manel, M Piel (2016 Apr 15)

ESCRT III repairs nuclear envelope ruptures during cell migration to limit DNA damage and cell death

Science (New York, N.Y.) : DOI : 10.1126/science.aad7611
Hawa-Racine Thiam, Pablo Vargas, Nicolas Carpi, Carolina Lage Crespo, Matthew Raab, Emmanuel Terriac, Megan C King, Jordan Jacobelli, Arthur S Alberts, Theresia Stradal, Ana-Maria Lennon-Dumenil, Matthieu Piel (2016 Mar 16)

Perinuclear Arp2/3-driven actin polymerization enables nuclear deformation to facilitate cell migration through complex environments.

Nature communications : 10997 : DOI : 10.1038/ncomms10997
Pablo Vargas, Paolo Maiuri, Marine Bretou, Pablo J Sáez, Paolo Pierobon, Mathieu Maurin, Mélanie Chabaud, Danielle Lankar, Dorian Obino, Emmanuel Terriac, Matthew Raab, Hawa-Racine Thiam, Thomas Brocker, Susan M Kitchen-Goosen, Arthur S Alberts, Praveen Sunareni, Sheng Xia, Rong Li, Raphael Voituriez, Matthieu Piel, Ana-Maria Lennon-Duménil (2016 Jan 8)

Innate control of actin nucleation determines two distinct migration behaviours in dendritic cells.

Nature cell biology : 43-53 : DOI : 10.1038/ncb3284

Année de publication : 2015

Paolo Maiuri, Jean-François Rupprecht, Stefan Wieser, Verena Ruprecht, Olivier Bénichou, Nicolas Carpi, Mathieu Coppey, Simon De Beco, Nir Gov, Carl-Philipp Heisenberg, Carolina Lage Crespo, Franziska Lautenschlaeger, Maël Le Berre, Ana-Maria Lennon-Dumenil, Matthew Raab, Hawa-Racine Thiam, Matthieu Piel, Michael Sixt, Raphaël Voituriez (2015 Apr 9)

Actin flows mediate a universal coupling between cell speed and cell persistence.

Cell : 374-86 : DOI : 10.1016/j.cell.2015.01.056
Yan-Jun Liu, Maël Le Berre, Franziska Lautenschlaeger, Paolo Maiuri, Andrew Callan-Jones, Mélina Heuzé, Tohru Takaki, Raphaël Voituriez, Matthieu Piel (2015 Feb 12)

Confinement and low adhesion induce fast amoeboid migration of slow mesenchymal cells.

Cell : 659-72 : DOI : 10.1016/j.cell.2015.01.007
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