RECHERCHE
Soutenance de thèse de Maxime Bonnefoy

Lundi 31 janvier à 9h, au Laboratoire Interdisciplinaire de Physique (Liphy) de l’Université Grenoble-Alpes, Maxime Bonnefoy soutiendra sa thèse préparée au sein du laboratoire Liphy et de l’UMR Ambiances, Architectures et Urbanités, équipe Cresson (ENSAG), et ayant pour titre «Étude exploratoire et transdisciplinaire par analogie des mouvements de cellules et d’humains au sein d’architectures équivalentes ».

Directeurs de thèse

• Martial Balland et Thomas Boudou (Liphy)
• Philippe Liveneau (AAU/Cresson)

Composition du jury

• Alexander VERKHOVSKY, Maître d’enseignement et de recherche à l’École Polytechnique Fédérale de Lausanne (Rapporteur)
• Denis BRUNEAU, Professeur à l’École Nationale Supérieure d’Architecture et de Paysage de Bordeaux (Rapporteur)
• Aysegül CANKAT, Professeure, École Nationale Supérieure d’Architecture de Grenoble (Examinatrice)
• Philippe PEYLA, Professeur des Universités à l’Université Grenoble Alpes (Examinateur)

Résumé de la thèse

Cette recherche transdisciplinaire propose une collaboration synergique entre la biophysique et l’architecture. Elle porte sur l’observation des interactions entre un être vivant et l’environnement spatial dans lequel il évolue à deux échelles conjointement : celle microscopique d’une cellule épithéliale et celle macroscopique d’un être humain. En plaçant ces êtres vivants dans des espaces à la géométrie contrôlée et en observant leurs mouvements, nous cherchons à identifier des phénomènes récurrents ou invariants dans leurs organisations spontanées, à comprendre certaines de leurs capacités de mouvement ou de perception et enfin à qualifier spatialement les environnements en fonction des potentiels d’actions qu’ils offrent. Concrètement, nous cultivons des cellules kératocytes que nous plaçons dans des microarchitectures fabriquées par photolithographie aux UV et nous invitons des participants à se déplacer dans des dispositifs architecturaux construits à échelle humaine. Nous observons leurs trajectoires respectives à l’aide de microscopie à fluorescence ou de caméras puis les analysons avec des programmes de suivi (TrackMate, ImageJ). Nos expérimentations produisent plusieurs résultats : Dans des géométries de couloirs aux parois pliées, nous mesurons un biais de direction de la migration chez les cellules kératocytes et un biais de vitesse du déplacement chez les humains. Dans des intersections de couloirs, nous identifions deux types de mouvement communs : un blocage des déplacements et un phénomène de stop-and-go. Enfin, la mise en perspective de nos protocoles de recherche se révèle utile pour l’amélioration de la fabrication de microenvironnements à grande échelle, le développement de variantes de culture cellulaire adaptées aux configurations spatiales étudiées, la production d’un dispositif architectural pour l’étude de déplacements humains et la caractérisation des spatialités en fonction des mouvements cellulaires ou humains.

Mots clés

Architecture, Biophysique, Transdisciplinarité, Mouvement, Déplacement, Vivant

Title

Exploratory and transdisciplinary study by analogy of cell and human movements within equivalent architectures

Abstract

This transdisciplinary research proposes a synergistic collaboration between two disciplines: biophysics and architecture. It focuses on the observation of interactions between a living being and the spatial environment in which it evolves at two scales: the microscopic scale of an epithelial cell and the macroscopic scale of a human being. By placing these living beings in spaces with controlled geometry and by observing their movements, we seek to identify recurrent or invariant phenomena in their spontaneous organizations, to understand some of their capacities of movement or perception and finally to spatially qualify the environments according to the potential of actions that they offer. Concretely, we cultivate keratocyte cells that we place in microenvironments built by UV photopatterning and we invite participants to move in architectural devices built at human scale. We observe their respective trajectories with fluorescence microscopy or cameras and then analyze them with tracking programs (TrackMate, ImageJ). Our experiments produce a set of results: In corridor geometries with folded walls, we measure a direction bias in keratocyte cells migration and a movement speed bias in humans walks. In corridor intersections, we identify two common types of movement: a blocking of movements and a stop-and-go phenomenon. Finally, putting our research protocols into perspective is useful for the improvement of the fabrication of large-scale microenvironments, the development of cell culture variants adapted to the studied spatial configurations, the production of an architectural device for the study of human displacements, and the characterization of spatialities as a function of cellular or human movements.