Propriétés rhéologiques de matériaux biologiques : des suspensions cellulaires aux tissus

We characterize the rheological properties of cell suspensions and tissues. The suspension concentration is varied over a wide range. CHO cell suspensions are used. In particular, we are able to characterize the flow properties of cells as well as their viscoelastic properties. The concentration-dependent yield stress and elastic plateau modulus are explained in the context of fractal aggregates under shear. These effects are related to intrinsic microscopic parameters.Then a model tissue is constructed, by including the same cells in a collagen matrix. To characterize the structural changes, confocal microscopy is used. A new important feature is observed, which is the breakdown of the collagen network, due to the presence of cells. Indeed, cells elongate within the gel and can remodel it, in a concentration dependent manner: adhesion of cells is easier when collagen concentration increases, but space is reduced. These two mechanisms compete and can explain the behaviours observed.Les propriétés rhéologiques de suspensions cellulaires (CHO) et tissus sont étudiées. La concentration varie sur une large gamme. En particuIier, nous avons caractérisé l'écoulement et les propriétés viscoélastiques. Le seuil d'écoulement et le module de plateau élastique varient avec la concentration et sont décrits par un modèle de structures fractales en écoulement. Ces effets sont reliés à des paramètres microscopiques.Un tissu modèle est ensuite réalisé, en incluant ces cellules dans une matrice de collagène. Pour mesurer les changements structurels, la microscopie confocale est utilisée. Un phénomène nouveau est observé, la diminution de la rigidité du gel, en présence de cellules. En effet, les cellules s'allongent dans le gel et peuvent le remodeler, en fonction de la concentration : l'adhésion des cellules est facilitée lorsque la concentration en collagène est importante, mais l'espace est restreint. Ces deux effets s'opposent mais expliquent les comportements observés