Publication

Cell shapes and patterns as quantitative indicators of tissue stress in the plant epidermis

Sangwoo Kim
2015
Article
Résumé

In a confluent, single-cell tissue layer, we show that cell shapes and statistics correlate directly with the tissue’s mechanical properties, described by an energy functional with generic interfacial terms only. Upon increasing the cohesive component of the model, we observe a clear transition from a tense state with isotropic cells to a relaxed state with anisotropic cells. Signatures of the transition are present in the interfacial mechanics, the domain geometry, and the domain statistics, thus linking all three fields of study. This transition persists for all cell size distributions, but its exact position is crucially dependent on fluctuations in the parameter values of the functional (quenched disorder). The magnitude of fluctuations can be matched to the observed shape distribution of cells, so that visual observation of cell shapes and statistics provides information about the mechanical state of the tissue. Comparing with experimental data from the Cucumis epidermis, we find that the system is located right at the transition, allowing the tissue to relieve most of the local stress while maintaining integrity.

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Tissu biologique
Un tissu en biologie est le niveau d'organisation intermédiaire entre la cellule et l'organe. Un tissu est un ensemble de cellules semblables et de même origine, regroupées en amas, réseau ou faisceau (fibre). Un tissu forme un ensemble fonctionnel, c'est-à-dire que ses cellules concourent à une même fonction. Les tissus biologiques se régénèrent régulièrement et sont assemblés entre eux pour former des organes. La science qui étudie les tissus est l'histologie. Il existe plus d'une centaine de tissus chez les animaux.
Fonction de Pearson
Les fonctions de Pearson ont été créées pour représenter des distributions unimodales. Il en existe douze. Elles ont été inventées par Karl Pearson à la fin du et au début du . Le système de Pearson a été originellement conçu afin de modéliser des observations visiblement asymétriques. Les méthodes pour ajuster un modèle théorique aux deux premiers cumulants ou moments de données observées : toute distribution peut être étendue directement une famille de distributions adaptée.
Loi du χ²
En statistiques et en théorie des probabilités, la loi du centrée (prononcé « khi carré » ou « khi-deux ») avec k degrés de liberté est la loi de la somme de carrés de k lois normales centrées réduites indépendantes. La loi du est utilisée en inférence statistique et pour les tests statistiques notamment le test du χ2. La loi du χ2 non centrée généralise la loi du . Soient k variables aléatoires X, ... , X indépendantes suivant la loi normale centrée et réduite, c'est-à-dire la loi normale de moyenne 0 et d'écart-type 1.
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