Influence de la cinétique d’un stress thermique sur la physiologie cellulaire

par Stéphane Guyot

Thèse de doctorat en Sciences des aliments

Sous la direction de Patrick Gervais et de Eric Ferret.

Soutenue en 2007

à Dijon .


  • Résumé

    L’objectif principal de ce travail de thèse est d’étudier les effets de différentes cinétiques de stress thermiques sur la physiologie de deux microorganismes : la levure S. Cerevisiae et la bactérie E. Coli. La première partie permet de comprendre les mécanismes physiologiques impliqués dans la survie et la mort de cellules exposées à différentes cinétiques de stress thermiques. Les microorganismes ont été exposés à une rampe thermique (0,5 °C. Min-1) ou un choc thermique (10 s) appliqués entre la température de croissance et une température connue pour être létale : 50 °C suivis ou non d’un maintien d’1 h à 50 °C. La part relative des mécanismes passifs (mettant en jeu les propriétés physicochimiques des constituants cellulaires) et actifs (mise en jeu des voies de régulation physiologiques) dans la survie et la mort cellulaire induites par de tels stress thermiques a été étudiée. Les résultats ont confirmé que l’application d’une rampe thermique permet d’initier un certain degré de thermotolérance à 50 °C lié à des mécanismes passifs permettant de maintenir l’intégrité de la membrane plasmique. Les mécanismes actifs tels que la synthèse de protéines néo-synthétisées et des Heat Shock Proteins (GroEL et GrpE chez la bactérie mais pas la HSP104 chez la levure) jouent un rôle minoritaire pendant le maintien ultérieur à 50 °C chez la bactérie alors qu’ils sont absents chez la levure. Par ailleurs, un choc thermique provoque une mortalité très importante principalement corrélée à une altération de la structure de la membrane plasmique. La seconde partie a permis d’apprécier les effets d’une rampe très lente (1 °C. 12 h-1) et de longue durée (9,5 jours) sur la physiologie de la bactérie mésophile E. Coli. Les cellules bactériennes se sont développées jusqu’à un niveau de température supraphysiologique : 54 °C. Des expérimentations complémentaires ont montré que ce type de thermotolérance met en jeu des mécanismes d’acclimatation indépendants de tout remaniement du génome (adaptation). La troisième et dernière partie a permis d’illustrer une application des chocs thermiques via l’utilisation d’un procédé original : le traitement par champs électriques. Ce type de traitement induit une élévation très rapide de température localisée au niveau intracellulaire en raison de la conductivité électrique importante du cytoplasme par rapport au milieu extracellulaire utilisé.

  • Titre traduit

    Effects of heat stress kinetics on cellular physiology


  • Résumé

    The aim of this work was to study the effects of different heat stress kinetics on the physiology of two microorganisms : the yeast S. Cerevisiae and the bacteria E. Coli. First part led to better understand cellular mecanisms involved in survival and death of cells exposed to a heat slope (0,5 °C. Min-1) or a heat shock (10 s) from the growth temperature to a known lethal one : 50 °C both followed or not by a 1 h maintaining phase at 50 °C. Relative part of passive (physico-chemical properties of cell constituants) and active (physiological pathway regulation) involved in this type of survival and death were studied. Results confirmed that heat slope application induced a certain degree of thermotolerance at 50 °C which was mainly related to passive mechanisms and more particularly to maintainance of plasma membrane integrity. Active mechanisms as de novo and HSPs (GroEL and GrpE in bacteria but not HSP104 in yeast) synthesis played a minor role in survival during the following 1 h plateau phase at 50 °C. Moreover, a heat shock induced a high level of cell mortality which was related to severe alteration of plasma membrane. Second part led to appreciate the effects of a slow (1 °C. 12 h-1) and long (9. 5 days) heat slope on the mesophilic bacteria E. Coli. Bacterial cells grew up to a temperature higher than the upper limit of their thermal niche : 54 °C. Complementary experiments showed that this type of thermotolerance was related to acclimation processes and not to adaptative ones (which imply genomic mutations). Third part leads to illustrate applications of heat shock using an original thermal process : electric field treatment. Such a treatment induced a high and very fast temperature increase into the intracellular medium due to a higher electrical conductivity than the extracellular medium.

Consulter en bibliothèque

La version de soutenance existe sous forme papier

Informations

  • Détails : 1 vol.(259 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p. 243-259, [237] réf.

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Université de Bourgogne. Service commun de la documentation. Section Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : TDDIJON/2007/77
Voir dans le Sudoc, catalogue collectif des bibliothèques de l'enseignement supérieur et de la recherche.