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Transformation et quantification d'images de tissus : vers un modèle de la morphogenèse tissulaire

(2019)

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La thyroïde et le pancréas ont un développement embryonnaire similaire. Ils dérivent tous deux de l’endoderme et forment d’abord une structure transitoire semblable : un amas de cellules épithéliales non polarisées. Au cours de la morphogenèse des deux organes, les cellules épithéliales prolifèrent, surtout en périphérie de l’amas, et se réorganisent progressivement en une multitude de monocouches fermées dans la thyroïde ou en une seule monocouche ouverte et branchée dans le pancréas. Au cours de cette transition amas - monocouches, les cellules acquièrent donc une polarité apico-basale. Pour mieux comprendre les mécanismes complexes gouvernant la morphogenèse de la thyroïde et du pancréas, le laboratoire d’accueil s’est embarqué dans le développement d’un modèle mathématique de cette transition amas - monocouches. Cependant, les conditions initiales utilisées jusqu’ici sont des conditions idéalisées et les différents paramètres du modèle sont issus de la littérature générale. Dans un premier temps, des conditions initiales réalistes ont été apportées au modèle en reproduisant le tissu in silico. Pour cela, au départ d’embryons de souris, des images de coupes de pancréas et de thyroïde ont été obtenues à 3 stades différents de la morphogenèse de chaque organe. Le logiciel HALO a été utilisé pour analyser ces images et convertir les informations qu’elles contiennent en données brutes exploitables. Ces données ont ensuite été traitées à l’aide de MATLAB et transformées en données utilisables par CHASTE, le logiciel sélectionné par le laboratoire pour la modélisation. De cette manière, les images des tissus biologiques ont pu être recréées dans CHASTE pour être utilisées comme point de départ des simulations. Parallèlement, des données quantitatives sur la prolifération, la surface cellulaire et le nombre de cellules ont été collectées à partir de ces mêmes images biologiques afin de calculer la valeur de certains paramètres du modèle. A l’aide de MATLAB, le tissu épithélial a été séparé en deux populations de cellules : les cellules de la couronne périphérique, en contact avec la matrice extracellulaire et qui ont été rapportées comme étant plus prolifératives, et les cellules internes afin que nos quantifications représentent au mieux la situation biologique des deux amas en réorganisation.