Développement de nouvelles technologies pour le suivi en temps réel du comportement des chromosomes

par Houssam Hajjoul

Thèse de doctorat en Conception des circuits micrélectroniques et microsystèmes

Sous la direction de Antoine Marty et de Aurélien Bancaud.

Soutenue en 2010

à Toulouse 3 .


  • Résumé

    L'organisation à grande échelle des chromosomes à l'intérieur du noyau des cellules est complexe et reste encore mal comprise. Durant ma thèse, nous avons exploité les ressources technologiques du LAAS pour développer et optimiser une nouvelle méthode de visualisation en 3D rapide - à l'échelle de la dizaine de millisecondes - avec une résolution spatiale de ~20 nanomètres. Cette méthode est fondée sur la fabrication de micromiroirs en forme de V par gravure humide du silicium, et sur l'analyse d'images avec les techniques de stéréovision qui permettent de recombiner des vues collectées sous différents angles dans un environnement 3D. Ces micromiroirs ont ensuite été intégrés dans un laboratoire sur puce, et plusieurs versions de la technologie ont été proposées afin d'améliorer leurs propriétés. Nous avons démontré que cette technologie est adaptée pour le suivi des mouvements des chromosomes dans les cellules vivantes, que nous avons pu retracer avec les meilleures cadences de la littérature. Ces résultats nous ont ensuite permis d'explorer les mécanismes physiques à l'origine des fluctuations spatiales des chromosomes, et de montrer que les modèles de physique des polymères génériques peuvent être utilisés pour extraire des informations quantitatives décrivant l'organisation et la dynamique spatiale du génome.

  • Titre traduit

    Development of new technologies for real-time monitoring of the behavior of chromosomes


  • Résumé

    Understanding the details of how chromatin folds and the physical parameters governing chromatin behavior are among the most intriguing intellectual challenges in modern cell biology. Recent insights on chromosome conformation in yeast nuclei were gained owing to high-throughput molecular biology techniques, but the physical parameters governing chromosomes dynamics remain completely misunderstood. During my thesis, we have developed an original high speed 3D imaging technology for studying chromatin in living yeast, which allows accessing 3D dynamics with temporal resolutions of 15 ms and nanometer resolution by fluorescence microscopy. Our technology is based on the fabrication of V-shaped micromirrors by standard photolithography, and relies on stereovision methods for 3D reconstruction. These micromirrors were integrated into a lab on a chip, and several versions of the technology have been proposed to improve their properties. We demonstrated that this technology is suitable for tracking the movement of chromosomes in living cells, and we achieved among the best acquisition rates in the literature. Our technological developments were eventually used to explore the physical mechanisms behind the spatial fluctuations of chromosomes, and we observed that standard models of polymer physics can be used to extract quantitative information describing the organization and the spatial dynamics of genome.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (143 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 135-143

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  • Bibliothèque : Université Paul Sabatier. Bibliothèque universitaire de sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 2010 TOU3 0238
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