Cultures multi-parallélisées en millifluidique digitale : diversité et sélection artificielle

Multi-parallelised cultures with digital millifluidic : diversity and artificial selection

• Auteur / Autrice : Jean-Baptiste Dupin
• Direction : Jérôme Bibette
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie-physique
• Date : Soutenance le 15/06/2018
• Etablissement(s) : Sorbonne université
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Chimie physique et chimie analytique de Paris Centre (Paris ; 2000-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de colloïdes et matériaux divisés (Paris)
• Jury : Président / Présidente : Valérie Pichon-Comparot
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jean Baudry, Silvia de Monte
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Jean-Marie François, Pascal Panizza

Mots clés

Mots clés contrôlés

Bactéries

Sélection artificielle

Millifluidique

Mots clés libres

Millifluidique

Évolution

Sélection artificielle

Culture

Goutte

Communauté

Millifluidics

Evolution

Artificial selection

Culture

Tear

Community

Résumé

Le rôle des communautés de bactéries est essentiel dans les écosystèmes, mais aussi dans l’industrie, l’agriculture ou le secteur de la santé. La structure de ces communautés accroit leurs applications potentielles par rapport aux bactéries isolées. Si manipuler et faire évoluer une souche bactérienne est devenu courant, il n’existe pourtant pas de technologie permettant de cultiver, manipuler, sélectionner et en faire évoluer des communautés. Ce travail de thèse concerne la conception, le développement et la caractérisation d’un outil pouvant y aboutir en millifluidique digitale. Avec cet outil nous manipulons un millier de cultures de bactéries sous la forme de gouttes incubées et analysées en continu, et dont nous souhaiterions diriger l’évolution. La dérive génétique, les flux géniques, la diversification et la sélection sont les quatre agents de l’Évolution qui fixèrent les quatre axes de ce travail. La conservation des diversités spécifiques à une culture et entre elles conditionne la conception de notre outil. Son utilisation implique des échanges entre cultures que nous avons caractérisés. Nous avons créé un protocole permettant d’évaluer la diversité de ces cultures, et donc de les discriminer pour mieux les sélectionner. Nous avons finalement conçu un système permettant d’automatiser leur sélection artificielle : leur évolution dirigée est à portée de main.

The role of bacterial communities is essential in ecosystems, but also in the industry, agriculture and human health. Communities’ structure increases their potential applications unlike isolated bacteria. While the culture and engineering of a bacterial strain has become common, currently no technology exists to allow cultivation, handling, selection and evolution of bacterial communities. This work focuses on the design, development and characterization of a tool which can perform evolution of communities using digital millifluidics. With this tool, we handle one thousand cultures of bacteria in drops incubated and analyzed continuously, and the evolution of which we would like to manage. The genetic drift, the genic flows, the diversification and the selection are the four agents of the Evolution which fixes the four axes of this work. The preservation of the diversities, specific to a culture and between them, affect the design of our tool. Its use involves exchanges between cultures which we characterized. We created a protocol allowing to estimate the diversity of these cultures, and thus to discriminate them for robust selection. We finally conceived a system automating their artificial selection: their directed evolution is within easy reach.