Design de cellules synthétiques hors-équilibre

Les cellules, même dans leurs formes les plus simples, présentent des capacités de mouvement adaptatif et d’exécution de tâches, rendues possibles par leur architecture complexe et hiérarchisée. Reproduire un tel comportement sophistiqué à l’échelle microscopique ouvre une voie pour identifier les ingrédients physiques et matériels fondamentaux requis pour la complexité biologique, tout en inspirant la conception de micromoteurs de nouvelle génération.

Ici, je montrerai que l’utilisation de compartiments souples et adaptatifs est la clé d’une nouvelle génération de systèmes biomimétiques hors d’équilibre. En particulier, je présenterai nos résultats récents sur la fabrication d’assemblages actifs de type cellulaire à l’aide de vésicules unilamellaires géantes (GUV), assemblées à partir de phospholipides sous actionnements externes ^[1].

Contrairement aux colloïdes actifs traditionnels, les GUV actives constituent un excellent système modèle de cellule, grâce à la perméabilité de leur membrane et à leur capacité à encapsuler des objets nano- et micrométriques. Nous rapportons leur dynamique de type run-and-tumble, rappelant les motifs dynamiques des bactéries, ainsi qu’un mouvement de roulement inattendu lors de la nage sous gradient de température ^[2].

Nous étudions en outre des déformations contrôlées et des événements de type division sous l’action combinée de champs électriques et d’un contrôle optique. Nous montrons que ces deux champs externes offrent un levier programmable pour piloter des comportements hors d’équilibre dans ces cellules synthétiques, permettant des mécanismes membranaires et des transformations de forme qui imitent des caractéristiques clés de la division cellulaire et de la formation de protrusions.

^{[1] V. Willems, A. Baron, D. A. Matoz-Fernandez, G. Wolfisberg, E. Dufresne, J. C. Baret, and L. Alvarez (Soft Matter,2025).
[2] V. Willems, M. Lytle, E. Joseph, N. Martin, S. Deville, B. Sprinkle, L. Alvarez (En preparation)}