Soutenance de thèse de Mar EROLES NAVARRO

L'objectif général de cette thèse est de déterminer la mécanique des monocytes et des macrophages dans des conditions hyperinflammatoires. Pour cela, différentes techniques ont été utilisées, notamment la microscopie à force atomique (AFM), la microfluidique et la microcopie optique. Le Chapitre I présente une introduction générale à l'inflammation, au cytosquelette des leucocytes, à la mécanique cellulaire et aux biomarqueurs mécaniques. Le Chapitre II est consacré aux méthodes employées au cours de cette thèse. Les principaux résultats sont présentés dans les Chapitres III à VI. Le Chapitre III décrit les modifications viscoélastiques des monocytes après traitement par les cytokines et les chimiokines dans des conditions hyperinflammatoires. Il révèle deux modifications viscoélastiques majeures après stimulation par l'IL-8 et le TNF-𝛼. Le Chapitre IV complète ces découvertes en évaluant le rôle du cytosquelette des monocytes dans des conditions hyperinflammatoires. Il met en évidence des changements structurels majeurs de la vimentine et de l'actine dans ces conditions. Le Chapitre V décrit la mise en oeuvre et la validation d'une nouvelle technique, la cytométrie de déformation en flux de cisaillement (shear flow deformation cytometry, SF-DC), pour sonder à haut débit la viscoélasticité cellulaire de monocytes dans des conditions hyperinflammatoires. Nos résultats SF-DC sont en accord avec les mesures AFM du Chapitre III, validant ainsi cette approche comme un possible outil clinique. Enfin, le Chapitre VI concerne les modifications viscoélastiques, d'adhésion et structurelles au cours de la différenciation des monocytes en macrophages. Le couplage de l'AFM et de la microscopie à contraste d'interférence (ICM) révèle que la rigidification et la solidification des cellules sont corrélées à l'augmentation de la zone d'adhésion.

The general aim of this thesis is to determine the mechanics of monocytes and macrophages under hyperinflammatory conditions. For this, different techniques including atomic force microscopy, microfluidics and optical microcopy has been used. In Chapter I, we present a broad introduction to inflammation, leukocyte’s cytoskeleton, cell mechanics and mechanical biomarkers. Chapter II is dedicated to the methods employed during this thesis. The main results are presented in Chapters III to VI. Chapter III describes the viscoelastic changes of monocytes after cytokines and chemokines treatment in hyperinflammatory conditions, revealing two major viscoelastic changes after IL-8 and TNF-𝛼 stimulation. Chapter VI follows these findings to assess the role of the cytoskeleton in monocytes under hyperinflammatory conditions, where major structural changes in vimentin and actin are observed. Chapter V describes the use of a new technique, shear-flow deformation cytometry (SF-DC), to probe cell viscoelasticity at high-throughput that we implement, apply, and validate in monocytes under hyperinflammatory conditions. Our SF-DC results are in agreement with AFM measurements from Chapter III, thus, validating this approach as a possible tool in the clinic. Finally, Chapter VI relates viscoelastic, adhesion and structural changes during monocyte differentiation into macrophages. For that, we implemented high-resolution viscoelastic maps through AFM coupled to interference contrast microscopy (ICM) for single-cell analysis, revealing stiffening and solidification of the cells correlated with increased adhesion area.