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Research talks;Mathematical Physics;Mathematics in Science and Technology

The detailed mechanisms of many cell functions such as motility, traffic, division or filopodia formation is difficult to address due to cell complexity. In all these functions, a common observation is that cytoskeleton assembly correlates with membrane deformation based on active forces. The exact role, in particular, of the actin cytoskeleton in cell membrane deformation, with pushing or pulling forces is what we address here experimentally. We conceive stripped-down experimental systems that reproduce cellular behaviours in simplified conditions: cytoskeleton dynamics are reproduced on liposome membranes. Inspired by how actin forces can exert forces on membranes and organelles, we address now how the nucleus, which is the most rigid cell organelle, is deformed by the actin cytoskeleton during cell translocation.
Actin polymerization through the growth of a branched actin network is able to initiate membrane tubules and spikes by pushing or pulling, which mimics the formation of endocytic vesicles and filopodia. By changing experimentally membrane tension and cytoskeleton structure, we displace the system within a phase diagram where inward or outward deformations are favoured. Moreover, shells of branched actin networks grown around liposomes display buckling and wrinkling under an osmotic deflation, thereby confirming their elastic properties. The time during which we let the network grow around liposomes allows us to vary the shell thickness, and to unveil the transition at which buckling or wrinkling occurs. Our results are in excellent agreement with the general mechanisms of buckling and wrinkling found in various systems spanning from pollen grains to the development of the gut or the brain.
The role of actin on membrane trafficking is unveiled by using preformed membrane tubes and growing an actin network around them in a form of a sleeve. We show that actin is able to modulate the thickness of tubes maintained under force. In a cell, where membrane tubes are constantly pulled by motors walking on microtubules, we predict that actin provides a way of maintaining a variety of tube thicknesses.
We study the translocation of the nucleus when cells move through narrow spaces that are smaller than their nuclei. We find that proteins of the nuclear membrane, such as nesprins, accumulate at the nucleus front during nucleus deformation and pull the nucleus forward.
The detailed mechanisms of many cell functions such as motility, traffic, division or filopodia formation is difficult to address due to cell complexity. In all these functions, a common observation is that cytoskeleton assembly correlates with membrane deformation based on active forces. The exact role, in particular, of the actin cytoskeleton in cell membrane deformation, with pushing or pulling forces is what we address here experimentally. ...

37LXX ; 74BXX ; 76Axx ; 92Cxx

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- xx; 476 p.
ISBN 978-3-0348-0512-4

International series of numerical mathematics , 0153

Localisation : Ouvrage RdC (ROUB)

EDP # équation différentielle non-linéaire # équation elliptique # équation parabolique # équation semi-linéaire # inégaliote # méthode de Galerkin # méthode de Rothe # régularisation # point fixe # continuum # mécanique des solides # mécanique des fluides # milieu électriquement conducteur # modelisation des systèmes biologiques

35Jxx ; 35Kxx ; 35Qxx ; 47Hxx ; 47JXX ; 49Jxx ; 65Nxx ; 74BXX ; 74FXX ; 76Dxx ; 80AXX ; 35-02 ; 35J60 ; 35K55

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- xv; 520 p.
ISBN 978-3-7643-9920-7

Operator theory: advances and applications , 0191

Localisation : Collection 1er étage

analyse moderne # théorie des opérateurs # Mark Krein # opérateur différentiel

47-XX ; 30Exx ; 34-XX ; 35-XX ; 37KXX ; 41AXX ; 42Axx ; 44AXX ; 45Exx ; 49Nxx ; 55Rxx ; 65Nxx ; 70Gxx ; 74BXX ; 74HXX ; 74JXX ; 74KXX ; 74RXX ; 81Qxx

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- xi; 316 p.
ISBN 978-3-11-019153-0

Radon Series on Computational and Applied Mathematics , 0004

Localisation : Ouvrage RdC (REPI)

EDP # équation différentielle # estimation d'erreur à postériori # équation de poisson # problème de diffusion # elaticity # fluide incompressible # problème non linéaire

35-02 ; 00-02 ; 35J05 ; 35K05 ; 65M15 ; 65N15 ; 74BXX ; 76Dxx

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- 212 p.
ISBN 978-3-540-25313-6

Mathématiques & applications , 0047

Localisation : Collection 1er étage

homogénisation # modèle multi-échelle # simulation des modèles # échelle d'espace # échelle de temps # EDP # calcul de variation # analyse stochastique # analyse numérique # matériaux élastiques # fluide incompressible # application à la physique

35-XX ; 49-XX ; 60Hxx ; 65-XX ; 74BXX ; 76Dxx ; 81Vxx

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- 184 p.

Localisation : Fonds Russe réserve

théorie des fissures # élasticité linéaire # équation constitutive

74R10 ; 74RXX ; 74B10 ; 74BXX ; 74D10 ; 74MXX ; 74-06

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- 220 p.

Localisation : Fonds Russe réserve

torsion et flexion # problème # théorie de l'élasticité # dynamique # thermoélasticité

74BXX ; 74JXX

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- 80 p.

Localisation : Fonds Russe réserve

lois de la plasticité # théorème d'unicité # théorème sur la destruction plastique

74BXX

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- 392 p.
ISBN 978-0-387-97520-7

Interdisciplinary applied mathematics , 0007

Localisation : Ouvrage RdC (SIMO)

élasticité # analyse numérique # plasticité # visco-plasticité # méthode des éléments finis

74CXX ; 65N30 ; 74SXX ; 74BXX ; 74S05 ; 65Mxx

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