Directional Cell Migration and Chemotaxis in Wound Healing Response to PDGF-AA are Coordinated by the Primary Cilium in Fibroblasts

Schneider, Linda; Cammer, Michael; Lehman, Jonathan M.; Nielsen, Susanne; Guerra, Charles; Veland, Iben R.; Stock, Christian; Hoffmann, Else K.; Yoder, Bradley K.; Schwab, Albrecht; Satir, Peter; Christensen, Søren T.

doi:10.1159/000276562

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“…Cilia in the airway, oviduct, embryonic node, and ependyma generate extracellular flows of mucus and other fluids. In adults, these flows are required for proper tissue function-for example, the clearing of mucus from the airway-whereas in developing organisms, these flows provide directional cues for left-right symmetry breaking and cell migration (Sawamoto et al 2006, Marshall and Kintner 2008, Schneider et al 2010, Yoshiba and Hamada 2014. Cilia do not just generate mechanical forces but also sense forces.…”

Section: Cilia As Generators and Sensors Of Mechanical Forcementioning

confidence: 99%

Mechanobiology of Ciliogenesis

Ishikawa¹,

Marshall²

2014

BioScience

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Cilia are force-generating and -sensing organelles that serve as mechanical interfaces between the cell and the extracellular environment. Cilia are present in tissues that adaptively respond to mechanical loading and fluid flow, and defects in ciliary function can lead to diseases affecting these tissues. As might be expected for a mechanical interface, the formation of cilia is, itself, regulated by mechanical forces, and these links between mechanics and ciliary formation are providing new entry points for dissecting the regulatory pathways of ciliogenesis.

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Section: Cilia As Generators and Sensors Of Mechanical Forcementioning

confidence: 99%

Mechanobiology of Ciliogenesis

Ishikawa¹,

Marshall²

2014

BioScience

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“…Dans ces modèles cellulaires, le cil contrôle la direction de la migration. Il semble fonctionner comme une antenne sensorielle capable de collecter et de relayer des signaux extracellulaires vers le centrosome et les microtubules [16]. Nous avons recherché si le cil est impliqué dans le contrôle de la polarité des neurones GABAergiques migrateurs.…”

Section: Quelle(s) Fonction(s) Pour Le Cil Primaire Des Neurones Migrunclassified

“…L'invalidation du cil primaire altère donc la capacité des neurones GABAergiques à réorienter leur trajectoire (branches neuritiques) pour quitter le flux de migration tangentiel [1]. Ce défaut ressemble à celui des fibroblastes invalidés pour le cil primaire, qui perdent la capacité de se réorienter vers une zone dépourvue de cellules et de la coloniser [16]. Les neurones GABAergiques mutants pour ARL13b (ADP-ribosylation factor-like 13b), une GTPase adressée à la membrane ciliaire, présentent, en plus des défauts de migration décrits ci-dessus, un fort ralentissement de la migration [2].…”

Section: Quelle(s) Fonction(s) Pour Le Cil Primaire Des Neurones Migrunclassified

Cils et migrations neuronales

Métin

2014

Med Sci (Paris)

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> Dans un article fondateur paru en 1977, G. Albrecht-Buehler décrivait un cil primaire à la surface de fibroblastes en migration, et remarquait que le cil est orienté parallèlement à la direction de migration des cellules. La présence d'un cil primaire a été notée sur les progéniteurs neuraux et sur les neurones postmitotiques depuis longtemps. Cependant, ce n'est que récemment qu'un cil primaire a été observé sur les interneurones corticaux en migration. Comme dans les fibroblastes, le cil des interneurones contrôle la direction de la migration. Il joue un rôle particulièrement important dans la réorientation des interneurones vers la plaque corticale. Le morphogène Shh (Sonic hedgehog), qui est exprimé dans les voies de migration des interneurones, est l'un des signaux qui contrôlent cette réorientation. < Les mouvements migratoires dans le cortex cérébral embryonnaireLe cortex cérébral comprend essentiellement deux populations de neurones : les neurones excitateurs et les interneurones inhibiteurs. Les neurones excitateurs sont organisés en couches parallèles à la surface du cortex. Ils sont produits localement et rejoignent la plaque corticale qui préfigure le cortex adulte ( Figure 1A, zone orange) en migrant le long des cellules de glie radiaire, leurs cellules progénitrices. On sait depuis une vingtaine d'années que les interneurones inhibiteurs GABA (acide -aminobutyrique)-ergiques sont générés en dehors du cortex, dans la partie ventrale du cerveau antérieur [3] ( Figure 1A). Ils naissent en majorité dans l'éminence ganglionnaire médiane (EGM), une structure qui s'efface chez l'embryon à la fin de la gestation, et dans deux autres régions identifiées plus récemment [4]. Ces trois régions produisent différentes classes d'interneurones qui migrent d'abord vers la frontière séparant le cerveau ventral et le cortex. Après avoir traversé cette frontière, les neurones se distribuent de part et d'autre de la plaque corticale et s'organisent en deux flux parallèles ( Figure 1A). Un flux dense occupe la zone marginale au-dessus de la plaque corticale. Un second flux, assez large, formé d'une cohorte de cellules migrant individuellement, s'établit le long de la zone proliférative. Régulièrement, des cellules quittent ces flux tangentiels et prennent une direction oblique ou radiale pour rejoindre et coloniser la plaque corticale sous laquelle se forme un flux supplé-mentaire. Les changements de trajectoire affectent à chaque instant un nombre limité de cellules de la cohorte, à tous les niveaux latéro-médians. Ces réorientations sont compatibles avec un processus stochastique, comme avec un mécanisme de sortie des flux tangentiels finement régulé. Transformations accompagnant la migration des neurones GABAergiquesPour se déplacer, les neurones GABAergiques embryonnaires étendent à l'avant un prolongement explorateur branché [5][6][7] (Figure 1B). Les neurones naissent et se multiplient au centre du cerveau dans le neuroépithélium bordant les ventricules, puis migrent vers les régions périphériques où ils s'orga...

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“…The adhesion of cells and tissues to their environment has profound consequences on processes such as cell polarization [1], division, differentiation [2], tissue morphology during development [3], wound healing [4][5][6], and cancer metastasis [7]. Hence, quantifying how cells attach to impart force on the surrounding material is an important technical challenge in cell biology.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

“…to migration in wound healing assays [4][5][6]. Dynamically varying force-generating structures are often small and difficult to image.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Reconstruction of Cell Focal Adhesions using Physical Constraints and Compressive Regularization

Chang

Liu²,

Chou³

2017

Biophysical Journal

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We develop a method to reconstruct, from measured displacements of an underlying elastic substrate, the spatially dependent forces that cells or tissues impart on it. Given newly available high-resolution images of substrate displacements, it is desirable to be able to reconstruct small scale, compactly supported focal adhesions which are often localized and exist only within the footprint of a cell. In addition to the standard quadratic data mismatch terms that define least-squares fitting, we motivate a regularization term in the objective function that penalizes vectorial invariants of the reconstructed surface stress while preserving boundaries. We solve this inverse problem by providing a numerical method for setting up a discretized inverse problem that is solvable by standard convex optimization techniques. By minimizing the objective function subject to a number of important physically motivated constraints, we are able to efficiently reconstruct stress fields with localized structure from simulated and experimental substrate displacements. Our method incorporates the exact solution for the stress tensor accurate to first-order finite-differences and motivates the use of distance-based cut-offs for data inclusion and problem sparsification.

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Directional Cell Migration and Chemotaxis in Wound Healing Response to PDGF-AA are Coordinated by the Primary Cilium in Fibroblasts

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Mechanobiology of Ciliogenesis

Mechanobiology of Ciliogenesis

Cils et migrations neuronales

Reconstruction of Cell Focal Adhesions using Physical Constraints and Compressive Regularization

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