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L'analyse des trajectoires décrites par
des objets biologiques tels que, par exemple, des fourmis à la recherche de
nourriture ou des organites se déplaçant au sein du cytoplasme, permet de
mettre en évidence les interactions que ces objets développent avec leur
environnement. Toutefois, du fait de leur complexité, ces trajectoires sont
généralement difficiles à caractériser. Nous avons développé une méthode
permettant d'analyser de manière exhaustive les différents types de
comportements transitoires susceptibles d'être décrits par les objets
biologiques suivis. Cette méthode permet de faire la distinction entre
quatre types de comportements différents : les phases d'arrêt ainsi que les
périodes de mouvements contraints, dirigés ou diffusifs (Figure 1). La détection de ces
quatre catégories de mouvement est réalisée grâce au calcul des variations,
le long de la trajectoire étudiée, des trois paramètres suivants : le
coefficient de diffusion, la concavité de la courbe du déplacement
quadratique moyen et l'asymétrie de la trajectoire. Afin de mettre en
évidence des comportements transitoires de durées variables, les trois
paramètres de classification sont calculés le long des trajectoires à l'aide d'une fenêtre d'analyse
"glissante" de largeur variable. Cette largeur est optimisée tout au long de
la trajectoire étudiée afin de s'adapter au mieux à la durée des
comportements transitoires que l'on cherche à détecter. Nous avons appliqué
cette méthode à l'analyse des mouvements décrits par les granules de
sécrétion à proximité de la membrane plasmique dans le cas de cellules
endocrines de la lignée BON. Ces granules, marqués par une protéine
fluorescente, ont été observés par microscopie de fluorescence à excitation
par onde évanescente. La caractérisation des trajectoires tridimensionnelles
décrites par les granules à l'aide de la méthode présentée ci-dessus a
permis de préciser l'enchaînement des dernières étapes de la migration de
ces organites depuis leur site de formation, au niveau du réseau
trans-golgien,
jusqu'à la membrane plasmique. Les résultats obtenus nous ont amenés à
proposer que la combinaison de mouvements sur de grandes distances, le long
des microtubules, et de déplacements à courte portée, au sein du réseau
cortical d'actine, pourrait permettre une recherche efficace des sites de
liaison à la membrane plasmique. Ce type de stratégie est proche
de celle utilisée par de nombreuses espèces animales à la recherche de
proies ou d'abris.
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Figure 1
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Référence
Huet, S.,
Karatekin, E., Tran, V.S., Fanget, I., Cribier, S. and Henry, J. (2006)
Analysis of transient behavior in complex trajectories: application to
secretory vesicle dynamics.
Biophys. J., 91(9): 3542-3559 |
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