Contrôle spatio-temporel de l'expression génétique et du comportement d'une communauté migrante de Bacillus subtilis

par Lina Hamouche

Thèse de doctorat en Microbiologie

Sous la direction de Harald Putzer.

Soutenue en 2015

à Sorbonne Paris Cité , en partenariat avec Université Paris Diderot - Paris 7 (autre partenaire) .


  • Résumé

    Les bactéries sont susceptibles de coloniser des surfaces variées et former de véritables communautés complexes. Nous nous intéressons au "swarming" ou migration rapide des bactéries sur une surface, phénomène précédant la formation des biofilms. Bacillus subtilis, migre sous forme de dendrites qui restent en monocouche sur de longues distances ce qui permet les analyses quantitatives spatio-temporelles de l'expression génique in situ en cellule unique. La migration d'une dendrite en monocouche cellulaire est un phénomène bi-dimensionnel qui ne peut être expliqué par une croissance exponentielle de tous les membres de la communauté. Nous avons pu montrer qu'il existe de réelles différences de l'expression génétique entre les cellules "swarmers", localisées à la pointe de la dendrite, et les autres cellules composant la dendrite. Les swarmers expriment fortement des gènes clés indicatifs de la réplication de l'ADN et de la traduction. Cette augmentation indique que les swarmers sont métaboliquement plus actifs que les autres bactéries de la dendrite. Le marquage avec des acides aminés fluorescents (FDAA) du peptidoglycane néo-synthétisé confirme clairement la division cellulaire non uniforme dans la dendrite. Nous avons également exploité ce système expérimental pour effectuer une analyse quantitative et spatio-temporelle de l'expression de ribonucléases clés, la RNaseJl et la RNaseY. Par ailleurs, par microscopie TIRF, nous avons pu montrer que la RNaseY est associée à la membrane où elle se déplace très rapidement sous forme de foci fugaces. Ni l'arrêt de transcription ni la surproduction d'un substrat n'ont eu d'effet sur la localisation de la RNase Y.

  • Titre traduit

    Spatio-temporal control of gene expression and behavior of a migrant community of Bacillus subtilis


  • Résumé

    Bacteria adopt social behavior, as a communities, to expand into new territories. Mass migration of Bacillus subtilis is an attractive model system to study swarming motility. This is the most rapid form of surface translocation that preceeds biofilm formation. In our conditions, the bacterial community advances in the form of dendrites that remain as a cellular monolayer over long distances, greatly facilitating spatio-temporal gene expression analysis in single cells. The linear two- dimensional progression of the dendrites is at odds with the anticipated exponential growth of the cells. Here we show, that the rate of DNA replication and protein translation depend on the localization of an individual cell within the migrating population. Fluorescent D-amino acid (FDAA) labeling of newly synthesized peptidoglycan clearly confirms the non-uniform cell division pattern. Our data go against the common view that swarming cells have slow division rate. On the contrary our data show that only a few specialized swarmer tells at the forefront of the migrating community, propulse the population forward and account in large part for the increase in biomass. Our theorized two-population-model fully explains the linear expansion rates of migrating bacterial communities. We also used this experimental system for quantitative and spatiotemporal expression analysis of key ribonucleases, the RNaseJl and RNaseY. Furthermore we have shown, by TIRF microscopy, that RNaseY is associated with the membrane that move dynamically along the lipid bilayer forming fugitive foci. Neither transcription arrest or overproduction of a substrate had an effect on RNase Y localization.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (212 f.)
  • Notes : Thèse confidentielle jusqu'au 14 décembre 2017
  • Annexes : 445 réf.

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  • Bibliothèque : Université Paris Diderot - Paris 7. Service commun de la documentation. Bibliothèque Universitaire des Grands Moulins.
  • Consultable sur place dans l'établissement demandeur
  • Cote : TS (2015) 125
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