Il s’intéresse à l’architecture des cellules en vue de comprendre comment ces dernières se déforment dans un milieu confiné. Il a ainsi démontré que les contraintes mécaniques imposées à la cellule contrôlent les étapes de sa division. Le chercheur a aussi mis en évidence leur capacité à mesurer leur degré de confinement grâce à leur noyau. Cela permet à nos cellules d’adapter leur migration et notamment d’adopter un mode ancestral dit « amiboïde » qui consiste à se contorsionner autour de fibres collagènes pour avancer. Par ailleurs, Matthieu Piel s’est consacré au processus de réparation membranaire des cellules cancéreuses et immunitaires, qui sont capables de restaurer des ruptures fréquentes de leur enveloppe nucléaire. Il démontre que ces altérations répétées engendrent une dégradation des fonctions des cellules normales et l’invasion de cellules tumorales.