Pierre Sens, David Gonzalez-Rodriguez, Thierry Ondarçuhu, Michael P. Murrell, Stéphane Douezan, Grégory Beaune, Carles Blanch-Mercader, Sylvie Dufour, Julien Dumond, Françoise Brochard-Wyart, Damien Cuvelier, Physico-Chimie-Curie (PCC), Institut Curie [Paris]-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire d'hydrodynamique (LadHyX), École polytechnique (X)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut Curie [Paris]-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre d'élaboration de matériaux et d'études structurales (CEMES), Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut de Chimie de Toulouse (ICT-FR 2599), Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Biologie des organismes marins et écosystèmes (BOME), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN), The James Franck Institute, Institute Biophysical Dynamics, University of Chicago, Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre National de la Recherche Scientifique - CNRS (FRANCE), Institut National Polytechnique de Toulouse - Toulouse INP (FRANCE), Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale - INSERM (FRANCE), Sorbonne Université (FRANCE), Université Paris Est Créteil Val de Marne - UPEC (FRANCE), Université Pierre et Marie Curie, Paris 6 - UPMC (FRANCE), Université Toulouse III - Paul Sabatier - UT3 (FRANCE), Université de Genève (SWITZERLAND), PSL Research University (FRANCE), Université de Lorraine (FRANCE), Yale University (USA), Laboratoire de Chimie et Physique-Approche Multi-échelle des Milieux Complexes - LCP-A2MC (Metz, France), Laboratoire Physico-Chimie Curie [Institut Curie] (PCC), Institut Curie [Paris]-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Sorbonne Université (SU), Université de Genève (UNIGE), Laboratoire de Chimie et Physique - Approche Multi-échelle des Milieux Complexes (LCP-A2MC), Université de Lorraine (UL), Biologie Cellulaire et Cancer, Institut de mécanique des fluides de Toulouse (IMFT), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées, Yale University [New Haven], Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut Curie [Paris]-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut de Chimie du CNRS (INC), Compartimentation et dynamique cellulaires (CDC), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut Curie [Paris]-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC), Eq. 6 - Morphogenèse et génétique moléculaire (Inserm U955 - IMRB), Institut Mondor de Recherche Biomédicale (IMRB), Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-IFR10-Université Paris-Est Créteil Val-de-Marne - Paris 12 (UPEC UP12)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-IFR10-Université Paris-Est Créteil Val-de-Marne - Paris 12 (UPEC UP12), Université de Genève = University of Geneva (UNIGE), Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut Curie [Paris]-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), and Institut National Polytechnique de Toulouse - INPT (FRANCE)
International audience; Despite extensive knowledge on the mechanisms that drive singlecell migration, those governing the migration of cell clusters, as occurring during embryonic development and cancer metastasis,remain poorly understood. Here, we investigate the collective migration of cell on adhesive gels with variable rigidity, using 3D cellular aggregates as a model system. After initial adhesion to the substrate, aggregates spread by expanding outward a cell monolayer, whose dynamics is optimal in a narrowrange of rigidities. Fast expansion gives rise to the accumulation of mechanical tension that leads to the rupture of cell–cell contacts and the nucleation of holes within the monolayer, which becomes unstable and undergoes dewetting like a liquid film. This leads to a symmetry breaking and causes the entire aggregate to move as a single entity. Varying the substrate rigidity modulates the extent of dewetting and induces different modes of aggregate motion: “giant keratocytes,” where the lamellipodium is a cell monolayer that expands at the front and retracts at the back; “penguins,” characterized by bipedal locomotion; and “running spheroids,” for nonspreading aggregates. We characterize these diversemodes of collectivemigration by quantifying the flows and forces that drive them, andwe unveil the fundamental physical principles that govern these behaviors, which underscore the biological predisposition of living material to migrate, independent of length scale.