Modelling of migration and orientation of endothelial cells on micropatterned polymers

Understanding the cell migration on micropatterned polymers, as well as their orientation is a critical issue in tissue engineering, since it is the preliminary step in the blood vessel formation. In this paper, we derive an agent-based model to describe the migration and the orientation of endothelial cells seeded on bioactive micropatterned polymers. The model is obtained thanks to the experimental observations, and it provides numerical results that are quantitatively in accordance with the experimental data. Key-words: Tissue engineering; biomathematical modeling; agent-based model; endothelial cells; migration; differential equations ∗ Corresponding author: [email protected] ha l-0 07 95 23 8, v er si on 1 27 F eb 2 01 3 Modélisation de la migration et de l’orientation de cellules endothéliales Résumé : La compréhension de la migration et de l’orientation de cellules contrôlées géométriquement est un point crucial dans le contexte de l’ingénierie tissulaire. Il s’agit en effet de la première étape pour la formation de vaisseaux sanguins. Dans cet article, nous avons établi un modèle d’agent décrivant la migration et l’orientation de cellules endothéliales dispersées sur des plaques composées de polymères bioactifs. Ce modèle est basé sur des considérations expérimentales et nous avons pu obtenir des résultats quantitativement en accord avec ces experiences. Mots-clés : Ingénierie tissulaire ; modélisation bio-mathématique ; modèles d’agents, cellules endothéliales ; migration ; équation différentielles ha l-0 07 95 23 8, v er si on 1 27 F eb 2 01 3 Modelling of migration and orientation of endothelial cells on micropatterned polymers 3