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Gradual conversion of cellular stress patterns into pre-stressed matrix architecture during in vitro tissue growth

Authors :
Eble, V.
Legallicier, B.
Vittecoq, O.
Caron, F.
Tamion, F.
Ducrotté, P.
Lévesque, H.
Menard, J.-F.
Guerrot, D.
Marié, I.
Commin, M.-H.
Schmidt, E.
Duvert-Lehembre, S.
Lasek, A.
Morice, C.
Estival, J.-L.
Debarbieux, S.
Rigal, E.
Pauwels, C.
De Quatrebarbes, J.
Roussel, A.
Goujon, E.
Stoebner, P.-E.
Jouen, F.
Bidan, Cécile
Kollmannsberger, Philip
Gering, Vanessa
Ehrig, Sebastian
Joly, Pascal
Petersen, Ansgar
Vogel, Viola
Fratzl, Peter
Dunlop, John
Service de Médecine Interne [CHU Rouen]
CHU Rouen
Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN)
Normandie Université (NU)
Service de Néphrologie [Rouen]
Service de rhumatologie [CHU Rouen]
Physiopathologie, Autoimmunité, maladies Neuromusculaires et THErapies Régénératrices (PANTHER)
Université de Rouen Normandie (UNIROUEN)
Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)
Service d'Hépato-Gastroentérologie [CHU Rouen]
Hôpital Charles Nicolle [Rouen]-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN)
Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-CHU Rouen
Unité de biostatistiques [CHU Rouen]
Service de Dermatologie [Rouen]
Hôpital Charles Nicolle [Rouen]-CHU Rouen
Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)
Laboratoire d'aérothermique (LA)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université d'Orléans (UO)
Service de Dermatologie [CHU Caen]
Université de Caen Normandie (UNICAEN)
Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-CHU Caen
Normandie Université (NU)-Tumorothèque de Caen Basse-Normandie (TCBN)-Tumorothèque de Caen Basse-Normandie (TCBN)
Centre Hospitalier Lyon Sud [CHU - HCL] (CHLS)
Hospices Civils de Lyon (HCL)
Département Technique Conversion et Hydrogène (DTCH)
Laboratoire d'Innovation pour les Technologies des Energies Nouvelles et les nanomatériaux (LITEN)
Institut National de L'Energie Solaire (INES)
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de L'Energie Solaire (INES)
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Centre Hospitalier Annecy-Genevois [Saint-Julien-en-Genevois]
Centre Hospitalier Universitaire de Nîmes (CHU Nîmes)
Physiopathologie et biothérapies des maladies inflammatoires et autoimmunes
Max Planck Institute of Colloids and Interfaces
Max-Planck-Gesellschaft
Laboratoire Interuniversitaire de Biologie de la Motricité (LIBM )
Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL)
Université de Lyon-Université de Lyon-Université Jean Monnet [Saint-Étienne] (UJM)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])
Department of Biomaterials [Potsdam]
Max-Planck-Gesellschaft-Max-Planck-Gesellschaft
Hôpital Charles Nicolle [Rouen]
Université d'Orléans (UO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Université de Lyon-Université de Lyon-Université Jean Monnet - Saint-Étienne (UJM)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])
Source :
Journal of the Royal Society Interface, Journal of the Royal Society Interface, the Royal Society, 2016, 13 (118), pp.20160136. ⟨10.1098/rsif.2016.0136⟩, Journal of the Royal Society. Interface, 13 (118), Journal of the Royal Society Interface, 2016, 13 (118), pp.20160136. ⟨10.1098/rsif.2016.0136⟩
Publication Year :
2016
Publisher :
HAL CCSD, 2016.

Abstract

The complex arrangement of the extracellular matrix (ECM) produced by cells during tissue growth, healing and remodelling is fundamental to tissue function. In connective tissues, it is still unclear how both cells and the ECM become and remain organized over length scales much larger than the distance between neighbouring cells. While cytoskeletal forces are essential for assembly and organization of the early ECM, how these processes lead to a highly organized ECM in tissues such as osteoid is not clear. To clarify the role of cellular tension for the development of these ordered fibril architectures, we used an in vitro model system, where pre-osteoblastic cells produced ECM-rich tissue inside channels with millimetre-sized triangular cross sections in ceramic scaffolds. Our results suggest a mechanical handshake between actively contracting cells and ECM fibrils: the build-up of a long-range organization of cells and the ECM enables a gradual conversion of cell-generated tension to pre-straining the ECM fibrils, which reduces the work cells have to generate to keep mature tissue under tension.

Details

Language :
English
ISSN :
17425689 and 17425662
Database :
OpenAIRE
Journal :
Journal of the Royal Society Interface, Journal of the Royal Society Interface, the Royal Society, 2016, 13 (118), pp.20160136. ⟨10.1098/rsif.2016.0136⟩, Journal of the Royal Society. Interface, 13 (118), Journal of the Royal Society Interface, 2016, 13 (118), pp.20160136. ⟨10.1098/rsif.2016.0136⟩
Accession number :
edsair.doi.dedup.....ab3a5ed5a8f2d35500442756b983cf2b
Full Text :
https://doi.org/10.1098/rsif.2016.0136⟩