Spatial self-organization and motility in cytoskeletal active matter : the microtubule-kinesin system
Auto-organisation spatiale et mouvement dans la matière active cytosquelettique : le système kinésine-microtubule
Résumé
Active matter is an assembly of individual components able to move separately, though their coupling induce collective behaviour. It is therefore an adequate material to observe emergence phenomena, or how to move from individual to collective properties. In this work, we used a microscopic active matter composed of cytoskeletal filaments, microtubules, and their associated motors, kinesins. By adding a polymer as a depleting agent, we were able to retrieve in an single system four different instabilities that had previously been observed only in different systems. We showed that these instabilities were determined by the amount of depleting agent and by the amount of ATP brought into the system. Particularly, ATP was responsible for a phase transition by influencing the nature of the links between microtubules. Then, by confining this same active system in droplets of around 100 μm diameter, we observed a movement of these droplets and identify four distinct behaviours that we can link to the movement of the confined active matter.
La matière active est un ensemble de composants individuels pouvant bouger isolément mais dont le couplage entraîne un comportement collectif. De ce fait il s’agit d’un matériau de choix pour observer un phénomène d’émergence, ou comment passer des propriétés individuelles aux propriétés collectives. Dans cette thèse nous avons utilisé une matière active microscopique à base de microtubules, des filaments du cytosquelette, et de kinésines, leurs moteurs associés. En ajoutant un polymère jouant le rôle d’agent déplétant, nous avons pu retrouver dans un unique système quatre différentes instabilités qui avaient jusqu’alors été observées uniquement dans des systèmes différents. Nous avons montré que ces instabilités étaient déterminées par la quantité d’agent déplétant ainsi que par la quantité d’ATP apportées au système, et en particulier que l’ATP était responsable d’une transition de phase en influant sur la nature des liens entre microtubules. Puis, en confinant ce même système actif dans des gouttes d’un diamètre de l’ordre de 100 μm, nous avons pu observer un mouvement de celles-ci avec notamment quatre comportements distincts, qu’il est possible de relier au mouvement de la matière active confinée.
Origine : Version validée par le jury (STAR)