Modelling of the behaviour of the cell–wall interface during the rolling of a single cell: a probabilistic approach

Rolling is an important manifestation of biological cell adhesion, especially for the leukocyte cell in the immune process. It combines several phenomena such as the affinity, the junction and failure between a specific adhesion molecules and an active deformation of the cell during the motility. Several models were developed in a probabilistic or a deterministic context. The focus in this Note is the local mechanical description (2D) of the kinetic of adhesion of the contact interface of a single cell with a wall (e.g., the blood vein), in terms of the failure and creation of connections during the rolling. The local model focuses on the interfacial zone, as a preliminary step towards an integrated model including the cell membrane behavior. Hence, the net effect of the fluid flow is represented by a punctual force, coupled to the Van der Waals and electrostatic forces. Note that the complexity of this phenomenon leads to the limitation of the number of parameters, which are taken into account in the model. Numerical simulations emphasize the rolling phenomenon and the kinetics of creation and rupture of the ligands–receptors connections. To cite this article: N. Mefti et al., C. R. Mecanique 334 (2006).

RésuméLe rolling est une manifestation particulière des processus d'adhésion de cellules biologiques. Il intervient entre autre dans les mécanismes de défense immunitaire et fait intervenir divers phénomènes tels que l'affinité, la jonction des molécules d'adhésion ainsi que leurs ruptures et les déformations actives de la cellule durant la motilité. Divers modèles ont été développés, selon des approches probabilistes ou déterministes. Nous présentons dans ce papier un modèle qui décrit d'un point de vue mécanique la cinétique d'adhésion de l'interface de contact entre une cellule et une paroi externe. Cette approche locale vise à modéliser spécifiquement le comportement de l'interface de contact en isolant cette zone du reste de la cellule, dans une première étape. Les effets de l'écoulement du fluide sur la cellule sont représentés par une force (résultante) couplée aux interactions de Van der Waals et aux effets électrostatiques répulsifs. La complexité du phénomène et la multitude des facteurs qui y concourent nous obligent à limiter le nombre de paramètres pris en compte dans le modèle. Les simulations mettent en évidence le phénomène de rolling par l'intermédiaire des événements de ruptures et de création de liaisons ainsi que l'évolution de l'angle d'inclinaison de la cellule (angle de rolling). Pour citer cet article : N. Mefti et al., C. R. Mecanique 334 (2006).