ÉQUIPE

Approches physiques de la dynamique cellulaire et de la morphogénèse des tissus

Responsable d'équipe : P.F. Lenne

Comprendre l’origine physique des formes cellulaires et tissulaires

GRAND PUBLIC

Nous cherchons à identifier les principes physiques qui contrôlent la génération des formes des tissus pendant le développement embryonnaire, un processus appelé morphogenèse. Dans ce but, nous développons et appliquons des approches quantitatives pour observer, perturber, modéliser et prédire la morphogenèse. Nous étudions comment les cellules, assemblées en tissus, produisent des forces mécaniques et y répondent, s’auto-organisent et se différencient, en sondant différentes échelles, de l’organisation moléculaire des contacts entre cellules jusqu’à la forme globale des tissus.

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PUBLIC EXPÉRIMENTÉ
1. Mécanique des contacts cellulaires et morphogenèse des tissus

La formation des tissus et des organes repose sur la capacité des cellules à adhérer les unes aux autres et à se déformer de manière coordonnée. Il est donc essentiel de comprendre comment les forces générées par les cellules produisent des changements de forme cellulaire, et comment ces forces se transmettent à travers un groupe de cellules adhésives in vivo. Dans ce contexte, nous développons et appliquons des approches pour sonder les mécanismes locaux et globaux. Par exemple, nous utilisons la manipulation optique pour mesurer les forces agissant aux contacts entre les cellules et leurs propriétés rhéologiques. Nous avons identifié les propriétés viscoélastiques des contacts cellulaires et la façon dont elles influent sur la morphogenèse des tissus.

2. Formation des axes et polarisation

Comment les animaux et les tissus acquièrent-ils des axes spécifiques au cours de la morphogenèse ?  Il est nécessaire de répondre à cette question pour comprendre la formation du plan corporel chez les animaux et l’organisation des cellules en organes fonctionnels.

Dans l’équipe, nous nous concentrons sur la manière dont les systèmes multicellulaires génèrent des axes et dont les cellules se polarisent dans l’embryon.

Formation des axes dans les systèmes multicellulaires

La façon dont les contraintes mécaniques influencent l’acquisition des destins cellulaires a été peu étudiée, en particulier chez des mammifères. Nous abordons cette question en utilisant des agrégats 3D de cellules souches embryonnaires de souris qui s’auto-organisent en organoïdes embryonnaires, reproduisant les premières étapes du développement embryonnaire. Notre modèle de travail est que l’expression des gènes à l’échelle cellulaire module la biomécanique des contacts cellulaires, déclenchant des mouvements morphogénétiques et des contraintes mécaniques. À leur tour, celles-ci modulent et dirigent les patrons d’expression des gènes dans les tissus. Pour tester cette hypothèse, nous appliquons une approche systématique en combinant des méthodes d’imagerie d’avancée, des perturbations génétiques, des mesures mécaniques et une modélisation théorique.

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Polarisation des cellules dans les tissus

Nous disséquons les mécanismes d’établissement de la polarisation cellulaire, en utilisant l’embryon de C. elegans comme système modèle. Nous nous concentrons sur le couplage entre la signalisation biochimique et la mécanique des cellules. En particulier, nous cherchons à déterminer comment les précurseurs neuronaux intègrent localement la signalisation Wnt. Pour cela, nous visualisons les interactions ligand/récepteur à la fois in vivo et in vitro.

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3. Développements technologiques

Notre groupe développe des approches optiques pour étudier la dynamique cellulaire et la morphogenèse des tissus, en particulier la manipulation par piégeage optique, la nanodissection laser, la spectroscopie par corrélation de fluorescence et la microscopie à feuille de lumière.


Selected publications

PUBLICATION

Wnt ligands regulate the asymmetric divisions of neuronal progenitors in C. elegans embryos

Shilpa Kaur, Pauline Mélénec, Sabrina Murgan, Guillaume Bordet, Pierre Recouvreux, Pierre-François Lenne, Vincent Bertrand
Development 2020 147: dev183186 doi: 10.1242/dev.183186 Published 6 April 2020 PMID: 32156756

PUBLICATION

Tissue 'melting' sculpts embryo

Pierre-François Lenne, Vikas Trivedi
Nature . 2018 Sep;561(7723):315-316. doi: 10.1038/d41586-018-06108-7. PMID: 30224727

PUBLICATION

Polarization-resolved microscopy reveals a muscle myosin motor-independent mechanism of molecular actin ordering during sarcomere maturation.

Loison, Weitkunat M, Kaya-Çopur A, Nascimento Alves C, Matzat T, Spletter ML, Luschnig S, Brasselet S, Lenne PF, Schnorrer F.
PLoS Biol. 2018 Apr 27;16(4):e2004718. doi: 10.1371/journal.pbio.2004718. PMID: 29702642

PUBLICATION

Viscoelastic Dissipation Stabilizes Cell Shape Changes during Tissue Morphogenesis

Raphaël Clément, Benoît Dehapiot, Claudio Collinet, Thomas Lecuit, Pierre-François Lenne
Current Biology

PUBLICATION

Patterned cortical tension mediated by N-cadherin controls cell geometric order in the Drosophila eye.

Chan EH, Chavadimane Shivakumar P, Clément R, Laugier E, Lenne PF.
Elife. 2017 May 24;6. pii: e22796. PMID: 28537220

PUBLICATION

Direct laser manipulation reveals the mechanics of cell contacts in vivo.

Bambardekar K, Clément R, Blanc O, Chardès C, Lenne PF.
Proc Natl Acad Sci U S A. 2015 Feb 3;112(5):1416-21. PMID: 25605934

PUBLICATION

Principles of E-Cadherin Supramolecular Organization In Vivo.

Truong Quang BA, Mani M, Markova O, Lecuit T, Lenne PF.
Curr Biol. 2013 Oct 29. pii: S0960-9822(13)01131-7. PMID:24184100

PUBLICATION

Bond flexibility and low valence promote finite clusters of self-aggregating particles.

Markova O, Alberts J, Munro E, Lenne PF.
Phys Rev Lett. 2012 Aug 17;109(7):078101. PMID: 23006403

PUBLICATION

Nature and anisotropy of cortical forces orienting Drosophila tissue morphogenesis.

Rauzi M, Verant P, Lecuit T, Lenne PF.
Nat Cell Biol. 2008 Dec;10(12):1401-10. PMID: 18978783

PUBLICATION

Experimental validation of force inference in epithelia from cell to tissue scale

Weiyuan Kong, Olivier Loison, Pruthvi Chavadimane Shivakumar, Eunice HoYee Chan, Mehdi Saadaoui, Claudio Collinet, Pierre-François Lenne, Raphaël Clément
Sci Rep . 2019 Oct 10;9(1):14647. doi: 10.1038/s41598-019-50690-3. PMID: 31601854

PUBLICATION

Distinct contributions of tensile and shear stress on E-cadherin levels during morphogenesis

Girish R Kale, Xingbo Yang, Jean-Marc Philippe, Madhav Mani, Pierre-François Lenne, Thomas Lecuit
Nat Commun . 2018 Nov 27;9(1):5021. doi: 10.1038/s41467-018-07448-8. PMID: 30479400

PUBLICATION

Laser Ablation to Probe the Epithelial Mechanics in Drosophila.

Shivakumar PC, Lenne PF.
Methods Mol Biol. 2016;1478:241-251. PMID: 27730586

PUBLICATION

Molecular clustering in the cell: from weak interactions to optimized functional architectures.

Recouvreux P, Lenne PF.
Curr Opin Cell Biol. 2016 Feb;38:18-23. PMID: 26829487

PUBLICATION

Measuring forces and stresses in situ in living tissues.

Sugimura K, Lenne PF, Graner F.
Development. 2016 Jan 15;143(2):186-96. PMID: 26786209

PUBLICATION

Calcium Spikes in Epithelium: study on Drosophila early embryos.

Markova O, Sénatore S, Chardès C, Lenne PF.
Sci Rep. 2015 Jul 22;5:11379. PMID: 26198871

PUBLICATION

Superresolution measurements in vivo: imaging Drosophila embryo by photoactivated localization microscopy.

Truong Quang BA, Lenne PF.
Methods Cell Biol. 2015;125:119-42. PMID: 25640427

PUBLICATION

Probing cell mechanics with subcellular laser dissection of actomyosin networks in the early developing Drosophila embryo.

Rauzi M, Lenne PF.
Methods Mol Biol. 2015;1189:209-18. PMID: 25245696

PUBLICATION

Clustering of low-valence particles: structure and kinetics.

Markova O, Alberts J, Munro E, Lenne PF.
Phys Rev E Stat Nonlin Soft Matter Phys. 2014 Aug;90(2):022301. PMID: 25215732

PUBLICATION

Setting-up a simple light sheet microscope for in toto imaging of C. elegans development.

Chardes C., Melenec P., Bertrand V. And Lenne P.F.
J Vis Exp. 2014 May 5;(87). PMID: 24836407

PUBLICATION

Membrane microdomains: from seeing to understanding.

Truong-Quang BA, Lenne PF.
Front Plant Sci. 2014 Feb 18;5:18. PMID: 24600455

PUBLICATION

Cortical forces in cell shape changes and tissue morphogenesis.

Rauzi M, Lenne PF.
Curr Top Dev Biol. 2011;95:93-144 PMID: 21501750

PUBLICATION

Calcium signaling in developing embryos: focus on the regulation of cell shape changes and collective movements.

Markova O, Lenne PF.
Semin Cell Dev Biol. 2012 May;23(3):298-307. PMID: 22414534

PUBLICATION

FCS diffusion laws in two-phase lipid membranes: determination of domain mean size by experiments and Monte Carlo simulations.

Favard C, Wenger J, Lenne PF, Rigneault H.
Biophys J. 2011 Mar 2;100(5):1242-51. PMID: 21354397

PUBLICATION

Force generation, transmission, and integration during cell and tissue morphogenesis.

Lecuit T, Lenne PF, Munro E.
Annu Rev Cell Dev Biol. 2011;27:157-84. PMID: 21740231

PUBLICATION

Planar polarized actomyosin contractile flows control epithelial junction remodelling.

Rauzi M, Lenne PF, Lecuit T.
Nature. 2010 Dec 23;468(7327):1110-4. PMID: 21068726

PUBLICATION

Probing cell-surface dynamics and mechanics at different scales.

Lenne PF.
Histochem Cell Biol. 2009 Sep;132(3):247-52. PMID: 19633983

PUBLICATION

Fluorescence fluctuations analysis in nanoapertures: physical concepts and biological applications.

Lenne PF, Rigneault H, Marguet D, Wenger J.
Histochem Cell Biol. 2008 Nov;130(5):795-805. PMID: 18800223

PUBLICATION

Raft nanodomains contribute to Akt/PKB plasma membrane recruitment and activation.

Lasserre R, Guo XJ, Conchonaud F, Hamon Y, Hawchar O, Bernard AM, Soudja SM, Lenne PF, Rigneault H, Olive D, Bismuth G, Nunès JA, Payrastre B, Marguet D, He HT.
Nat Chem Biol. 2008 Sep;4(9):538-47. PMID: 18641634

PUBLICATION

A two-tiered mechanism for stabilization and immobilization of E-cadherin.

Cavey M, Rauzi M, Lenne PF, Lecuit T.
Nature. 2008 Jun 5;453(7196):751-6. PMID: 18480755

PUBLICATION

Cell surface mechanics and the control of cell shape, tissue patterns and morphogenesis.

Lecuit T, Lenne PF.
Nat Rev Mol Cell Biol. 2007 Aug;8(8):633-44. PMID: 17643125

PUBLICATION

Dynamic molecular confinement in the plasma membrane by microdomains and the cytoskeleton meshwork.

Lenne PF, Wawrezinieck L, Conchonaud F, Wurtz O, Boned A, Guo XJ, Rigneault H, He HT, Marguet D.
EMBO J. 2006 Jul 26;25(14):3245-56. PMID:16858413

PUBLICATION

Fluorescence correlation spectroscopy diffusion laws to probe the submicron cell membrane organization

Laure Wawrezinieck, Hervé Rigneault, Didier Marguet, Pierre-François Lenne
Biophys J . 2005 Dec;89(6):4029-42. doi: 10.1529/biophysj.105.067959. Epub 2005 Sep 30. PMID: 16199500

PUBLICATION

Enhancement of single-molecule fluorescence detection in subwavelength apertures.

Rigneault H, Capoulade J, Dintinger J, Wenger J, Bonod N, Popov E, Ebbesen TW, Lenne PF.
Phys Rev Lett. 2005 Sep 9;95(11):117401. PMID:16197045

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Pierre-françois Lenne

Chercheur

Pierre-François a étudié la physique à l'Université de Paris et à l'Ecole Normale Supérieure de Paris (France), avant de terminer son doctorat en physique de la matière molle à l'Université de Grenoble (France). Après des recherches postdoctorales à l’unité de biologie cellulaire et biophysique de l'EMBL (Heidelberg, Allemagne), il a rejoint le Centre National de Recherche Scientifique Recherche (CNRS) en tant que Chargé de Recherche (chercheur) à l'Institut Fresnel de Marseille. Chef de groupe à l'Institut de Biologie du Développement de Marseille-Luminy (IBDM) et directeur de recherche au CNRS depuis 2009, Ses recherches actuelles portent sur la dynamique et la mécanique cellulaire dans le contexte de la morphogenèse des tissus.

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valentin Dunsing

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  • 7ème - TPR2
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Ingénieur / Technicien

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  • 7ème - TPR2
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Katia Barrett

Doctorant

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Claire Chardes

Ingénieur / Technicien

Claire a rejoint l'équipe en 2009. Claire sort diplômée en 2004 de l'école ingénieur ENSPM (Ecole Nationale Supérieure de Physique de Marseille). Son projet se concentre sur la microscopie à feuille de lumière (SPIM et DSLM). Elle participe également à d'autres projets en optique, traitement d'images et analyse d'images.

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Raphael Clement

Chercheur

Raphaël s'intéresse aux aspects physiques de la génération de formes pendant le développement embryonnaire. Chargé de Recherche au CNRS depuis 2015, il a rejoint l'équipe après une thèse au laboratoire de physique Matière et Systèmes Complexes (Paris Diderot), et un stage post-doctoral au laboratoire de mathématiques J.A. Dieudonné (Nice Sophia-Antipolis).

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Kenji Nishizawa

Post-doctorant

Pierre Recouvreux
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Pierre Recouvreux

Enseignant - chercheur

Pierre a rejoint l'équipe en Septembre 2013 en tant que Maitre de Conférences. Il a étudié la physique à l’École Normale Supérieure de Lyon avant de mener ses recherches à l'interface de la physique et de la biologie. Pierre a terminé son doctorat à l'Institut Curie sous la direction de J-L. Viovy, il a alors travaillé sur les propriétés mécaniques de fibres de chromatine uniques à l'aide d'un dispositif de pinces magnétiques. En 2010, Pierre a rejoint le groupe de Marileen Dogterom (AMOLF Institute, Amsterdam) en tant que postdoctorant. Il a alors travaillé sur l'importance des microtubules dans l'établissement de la polarisation cellulaire chez la levure S. pombe. Dans le groupe, Pierre travaille désormais sur les aspects physiques de la neurulation dans l'embryon de Caenorhabditis elegans. Ce travail est mené en collaboration avec le groupe de Vincent Bertrand à l'IBDM.

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Sham Tlili

Chercheur

Alumni

En bref

Organisme modèle
Processus biologique étudié
  • Formation des axes
  • Gastrulation
Techniques biologiques
  • Biologie moléculaire
  • Embryologie expérimentale
Applications médicales
  • Ingénierie tissulaire