Cels@home est un projet du laboratoire de physique moléculaire et cellulaire de l'université du Texas à Austin.

L'adhérence, la migration, la signalisation, la prolifération et la différenciation cellulaire sont des phénomènes régulés par des interactions complexes et non-linéaires entre les cellules et  la matrice extracellulaire environnante. Les recherches effectuées sous la direction du Dr Muhammad H. Zaman se concentrent sur le développement de modèles fondamentaux élargis à la physique et la  thermodynamique statistique. L'objectif sera d'acquérir une compréhension d'ensemble des interactions cellules-matrice. Le Dr Zaman et son équipe s'intéressent tout particulièrement aux relations entre d'une part la structure des ligands et des récepteurs, ainsi que la force des intéractions adhésives et d'autre part la régulation de l'adhérence et de la migration cellulaire. Un autre domaine de recherche ayant le même objectif revient à étudier les interactions entre les récepteurs cellulaires et des nanoparticules fonctionnalisées pouvant être immobilisées ou mises en mouvement. Notre but est d'accumuler des connaissances fondamentales sur les processus d'adhésion, de migration et sur tout autres processus cellulaires à travers les premières découvertes de principes théoriques. A ce titre, une collaboration étroite avec des groupes d'expérimentateurs, aussi bien au sein de l'Université d'Austin qu'à l'extérieur,offrirait une perspective utile à nos modèles et simulations.

Afin d'élargir la base des connaissances fondamentales sur la machinerie cellulaire, la physique et la dynamique à l'oeuvre dans l'environnement cellulaire se doivent d'être étudiées. La recherche sur les mécanismes cellulaires tente de comprendre le rôle joué par les propriétés physiques des cellules dans la régulation de l'adhérence et de la migration cellulaire.  Les propriétés physiques des cellules tumorales, à différentes étapes de la formation de la tumeur et de la progression du cancer, sont particulièrement intéressantes. Tous comme il serait  intéressant de comprendre de quelle façon les propriétés physiques des cellules s'adaptent aux propriétés biochimiques et à la mécanique extra-cellulaire dans un environnement 2D et 3 D.

L'un des domaines clé de cette recherche consiste à développer et appliquer une méthode informatique et expérimentale haute résolution et à grande échelle afin de quantifier la motilité cellulaire caractéristique de certaines maladies, en particulier pour le cancer et l'asthme. Cette recherche s'intéresse particulièrement à l'étude de la motilité à l'intérieur de matrices 3D natives et artificielles. Cette expérience permettra de savoir à quel niveau la rigidité et l'adhérence des cellules et des matrices, la concentration de ligand et la protéolyse (l'hydrolyse des protéines sous l'action des enzymes) agissent en synergie pour expliquer les interactions complexes qui régulent la motilité. Au milieu de tous les projet à l'oeuvre dans ce domaine, l'objectif principal sera de développer un système hybride physique/biochimique pour étudier la synergie entre ces mécanismes et mettre en perspective la motilité 3D. Notre projet qui consiste à étudier différentes cellules cancereuses avec un microscope confocal haute résolution est rendu cohérent par des modèles mathématiques quantitatif et informatiques approfondis par la mécanique des milieux continus (domaine qui s'intéresse à la déformation des solides et à l'écoulement des fluides) et la physique statistique (domaine qui a pour but d'expliquer le comportement et l'évolution de systèmes physiques comportant un grand nombre de particules à partir des caractéristiques de leurs constituants microscopiques, les particules). Une étroite collaboration avec des experts praticien et des experts dans le domaine de la recherche fondamentale sur le cancer permettront d'étudier ces problèmes importants au niveau de la biologie fondamentale et de la biologie appliquée

Grâce au calcul distribué, le laboratoire Zaman pourra développer et mettre en pratique un outil informatique à grande échelle pour étudier les interactions cellules-matrice. Pour plus de détails voir le site internet de l'initiative Cels@home.