Internal dynamics of living cell nucleus investigated by means of dynamic light scattering
Étude de la dynamique interne du noyau d'une cellule vivante, par des expériences de diffusion dynamique de la lumière
Résumé
The knowledge of the internal dynamics of a living cell nucleus appears essential for the comprehension of the activity of eukaryotic cells. Therefore, for the last fifteen years, many studies have been conducted to probe this dynamics. The research project of this thesis is a part of this issue. We set up an original experience of dynamic light scattering to probe the internal dynamics of a cell nucleus. The principle is simple, we pass a laser beam through the nucleus of a cell and we detect the temporal variations of the scattered light intensity. The signals obtained are complex, non-stationary, with different time scales. An important part of the thesis was to find a reliable way to analyze them to extract the internal dynamic of the nucleus; we can probe this dynamic on almost 7 orders of magnitude (10-5 – 40 s). By using this experience and the signal procession techniques that we developed, we studied the internal dynamics of the nucleus of two human cell lines (HELA and SHEP) in their cell cycle. We observe significant differences between the G1 phase, S and G2 and we can see the time ranges affected by phase change of the cell cycle. Next, we have studied nucleus dynamics of cells (SHEP and HELA), in the G phase, in the presence of cytobloquante drug in the culture environment. We also studied the effect of temperature. For cell in G1 phase, we lowered the temperature of 37°C to 25° C. We were able to follow the changing dynamics during the cooling and at 25°C. Finally, we have studied nucleus dynamics of fixed SHEP and HELA cells.
La connaissance de la dynamique interne du noyau d’une cellule vivante semble essentielle pour la compréhension du fonctionnement des cellules eucaryotes. Ainsi, depuis plus d'une quinzaine d’année, de nombreuses études ont été menées pour sonder cette dynamique. Le projet de recherche de cette thèse s’est inscrit dans cette problématique. Nous avons monté une expérience originale de diffusion dynamique de la lumière pour sonder la dynamique interne du noyau d’une cellule. Le principe est simple, nous faisons passer un faisceau laser à travers le noyau d’une cellule et nous détectons les variations temporelles de l’intensité lumineuse diffusée. Les signaux obtenus sont complexes, non stationnaires, avec plusieurs échelles de temps. Une partie importante du travail de thèse a consisté à trouver une manière fiable de les analyser pour en extraire la dynamique interne du noyau ; nous arrivons à sonder cette dynamique sur quasiment 7 ordres de grandeurs (10-5 – 40 s). En utilisant ce montage et les techniques de traitement du signal qu’on a développé, nous avons étudié la dynamique interne du noyau de cellules issues de deux lignées humaines (SHEP et HeLa) au cours de leur cycle cellulaire. Nous observons des différences notables entre les phases G1, S et G2 et nous pouvons voir les gammes de temps affectées par le changement de phase du cycle cellulaire. Ensuite, nous avons étudié la dynamique du noyau de cellules (SHEP et HeLa), en phase G1, en présence d’une drogue cytobloquante dans le milieu de culture. Nous avons aussi étudié l’effet de la température. Pour des cellules en phase G1, nous avons baissé la température de 37°C à 25° C. Nous avons pu suivre l’évolution de la dynamique lors du refroidissement et à 25°C. Enfin, nous avons étudié la dynamique du noyau des cellules SHEP et HELA fixées.
Origine : Version validée par le jury (STAR)