A physical model of cell crawling motion

Abstract
A simple « prototype » model of the motion mechanisms of cells without flagella or cilia is proposed. It relies essentially on the « directed exocytosis » discovered recently in many motile cells. An osmotic « pump » working inside the cell is suggested as a plausible motor for the establishment of the directed exocytosis. The quantitative features of the cell lipidic membrane backflow are obtained explicitly. This membrane flow induces a fluid motion outside the cell, leading to a thrust for forward motion exerted by the fluid on the cell. Typical values compare well with existing data : this suggests that cell crawling motion might involve not only cell-substrate but also cell-fluid interactions.

Résumé
On propose un modèle simple des mécanismes du mouvement de rampement de cellules sans cils ni flagelles. L'idée essentielle repose sur « l'exocytose dirigée » découverte récemment dans de nombreuses cellules possédant une capacité motrice. On suggère que l'exocytose dirigée est créée par une « pompe » osmotique fonctionnant à l'intérieur de la cellule. Cette hypothèse permet d'obtenir une description quantitative précise de l'écoulement lipidique membranaire d'avant en arrière de la cellule. On propose enfin que cet écoulement membranaire induit un écoulement du fluide environnant la cellule conduisant à une poussée d'arrière en avant exercée par le fluide sur la cellule. Les valeurs typiques obtenues avec ce modèle sont comparées aux données expérimentales existentes. L'accord quantitatif suggère que le mouvement de rampement de cellules repose non seulement sur une interaction cellule-substrat mais aussi sur une interaction cellule-fluide environnant.