Spatio-temporal analysis of collective migration in vivo by Particle Image Velocimetry

Collective cell migration drives the formation of complex organ systems as well as certain tumour invasions and wound healing processes. A characteristic feature of many migrating collectives is tissue-scale polarity, whereby 'leader' cells at the tissue edge guide 'followers' cells that become assembled into polarized epithelial tissues. In this study, we employed particle image velocimetry (PIV) as a tool to quantitate local dynamics underlying the migration of the posterior lateral line primordium (pLLP) in zebrafish at a short time scale. Epithelial cadherin-EGFP was the fluorescent tracer in time-lapse images for PIV analysis. At the tissue level, global speed and directionality of the primordium were extracted from spatially averaged velocity fields. Interestingly, fluctuating velocity patterns evolve at the mesoscale level, which distinguishes the pseudo-mesenchymal leading front from the epithelialized trailing edge, and superimpose to the global deceleration of the whole primordium during the separation of a protoneuromast. Local velocity fields obtained by PIV proved sensitive to estimate the migration speed and directionality of the pLLP in zebrafish, predicting protoneuromast separation at short time scales. Finally, the PIV approach may be suitable for analysing the dynamics of other in vivo models of collective migration.Fil: Sampedro, Maria Florencia. Universidad Nacional de Entre Ríos. Instituto de Investigación y Desarrollo en Bioingeniería y Bioinformática - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Santa Fe. Instituto de Investigación y Desarrollo en Bioingeniería y Bioinformática; ArgentinaFil: Miño, Gastón Leonardo. Universidad Nacional de Entre Ríos. Instituto de Investigación y Desarrollo en Bioingeniería y Bioinformática - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Santa Fe. Instituto de Investigación y Desarrollo en Bioingeniería y Bioinformática; ArgentinaFil: Galetto, Carolina. Universidad Nacional de Entre Ríos. Facultad de Ingeniería. Departamento de Biología. Laboratorio de Microscopía; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Sigot, Valeria. Universidad Nacional de Entre Ríos. Instituto de Investigación y Desarrollo en Bioingeniería y Bioinformática - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Santa Fe. Instituto de Investigación y Desarrollo en Bioingeniería y Bioinformática; Argentin