Contractile forces direct the chiral swirling of minimal cell collectives
Abstract
Chirality is a conserved biological feature with critical implications in tissue morphogenesis and embryonic development. In culture, multicellular groups exhibit spontaneous chiral symmetry break when moving collectively on micropatterned surfaces. Although several studies have shown that actin network integrity and actomyosin network contractility contribute to the establishment of the chirality of the movement, the role of contractile forces to the directionality of the chiral bias in collectives remains to be elucidated. Here, we studied the contractile forces produced by a minimal collective constituted of a pair of endothelial cells. We first show that cell doublets confined on disk-shaped micropatterns undergo spontaneous and persistent chiral swirling, displaying a mild but robust clockwise bias, as the one observed in bigger collectives. This bias could be amplified or reversed by modulating contractile forces. Traction force measurements revealed that high forces tend to drive counterclockwise rotation whereas low forces rather favor a clockwise rotation. Furthermore, the study of heterotypic doublets indicates that the direction of the rotation is determined by the more contractile cells within the doublets. These results thus revealed that contractile leader cells could drive the chiral motion of minimal collectives.
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Proceedings of the National Academy of Sciences
National Academy of Sciences
Authors (7)
Ghina Badih
CytoMorpho Lab, Laboratoire de Physiologie Cellulaire et Végétale, Interdisciplinary Research Institute of Grenoble, UMR 5168, Commissariat à l’Énergie Atomique et aux Énergies Alternatives, CNRS, Institut National de Recherche pour l’Agriculture l’Alimentation et l’Environnement, Université Grenoble-Alpes
Alexandre Schaeffer
CytoMorpho Lab, Chimie Biologie Innovation, Institut Pierre-Gilles de Gennes, UMR 8132, CNRS, Ecole Supérieure de Physique et Chimie Industrielle de la Ville de Paris, Université Paris Sciences et Lettres
Benoît Vianay
CytoMorpho Lab, Laboratoire de Physiologie Cellulaire et Végétale, Interdisciplinary Research Institute of Grenoble, UMR 5168, Commissariat à l’Énergie Atomique et aux Énergies Alternatives, CNRS, Institut National de Recherche pour l’Agriculture l’Alimentation et l’Environnement, Université Grenoble-Alpes
Pauline Smilovici
CytoMorpho Lab, Laboratoire de Physiologie Cellulaire et Végétale, Interdisciplinary Research Institute of Grenoble, UMR 5168, Commissariat à l’Énergie Atomique et aux Énergies Alternatives, CNRS, Institut National de Recherche pour l’Agriculture l’Alimentation et l’Environnement, Université Grenoble-Alpes
Laurent Blanchoin
CytoMorpho Lab, Laboratoire de Physiologie Cellulaire et Végétale, Interdisciplinary Research Institute of Grenoble, UMR 5168, Commissariat à l’Énergie Atomique et aux Énergies Alternatives, CNRS, Institut National de Recherche pour l’Agriculture l’Alimentation et l’Environnement, Université Grenoble-Alpes
Manuel Théry
CytoMorpho Lab, Laboratoire de Physiologie Cellulaire et Végétale, Interdisciplinary Research Institute of Grenoble, UMR 5168, Commissariat à l’Énergie Atomique et aux Énergies Alternatives, CNRS, Institut National de Recherche pour l’Agriculture l’Alimentation et l’Environnement, Université Grenoble-Alpes
Laëtitia Kurzawa
CytoMorpho Lab, Laboratoire de Physiologie Cellulaire et Végétale, Interdisciplinary Research Institute of Grenoble, UMR 5168, Commissariat à l’Énergie Atomique et aux Énergies Alternatives, CNRS, Institut National de Recherche pour l’Agriculture l’Alimentation et l’Environnement, Université Grenoble-Alpes