Thèse soutenue

Contrôle temps réel en boucle fermée de l'expression génétique
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Auteur / Autrice : Jannis Uhlendorf
Direction : Grégory BattPascal Hersen
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Frontières du vivant
Date : Soutenance en 2013
Etablissement(s) : Paris 7

Résumé

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L'expression génétique est un processus cellulaire fondamental réglé de manière ne. Les promoteurs inducibles permettent de perturber l'expression génétique en changeant l'expression d'une protéine par rapport à son niveau physiologique de référence. Cette propriété en fait un outil incontournable pour décrypter le fonctionnement des processus biologiques via la comparaison du comportement de la cellule sous divers niveaux d'induction. Toutefois, une limite actuelle à l'utilisation des promoteurs inducibles provient de la difficulté à appliquer des perturbations précises et dynamiques. Les deux obstacles principaux étant : (i) la variabilité intercellulaire ainsi qu'à la nature aléatoire de l'expression génétique qui limite la précision de la perturbation appliquée. (ii) la difficulté à prédire quantitativement le comportement des systèmes biologiques sur les longues periodes requises pour des objectifs d'expression variables dans le temps. Or des perturbations précises et changeant dans le temps permettent d'obtenir de riches informations sur la dynamique d'un système biologique. Est présenté ici une plate-forme de contrôle temps réel en boucle fermée qui permet le contrôle quantitatif sur une longue durée de l'expression génétique chez la levure. Cette plate-forme utilise la microscopie par fluorescence pour suivre l'expression génétique, un système micro fluidique pour interagir avec l'environnement cellulaire ainsi qu'un logiciel permettent l'analyse d'image en temps réel et le calcul de la stratégie de contrôle à appliquer. Ce système permet le contrôle de l'expression d'un gène chez la levure, tant au niveau d'une population cellulaire qu'au niveau de la cellule seule et ceci pour un objectif d'expression constant ou dépendant du temps. Le système de réponse aux chocs hyper-osmotiques de la levure S. Cerevisiae (HOG pathway) a été utilisé pour influencer l'expression génétique. Toutefois, la possibilité d'utiliser un autre système d'induction sans profondes modifications de la plate-forme est démontré. De surcroît au développement de cette plate-forme est également ici démontré la possibilité de contrôler le système HOG. Afin de comprendre la dynamique cellulaire et de pouvoir la quantifier, il est nécessaire de pouvoir appliquer des perturbations précises. La plate-forme de contrôle de l'expression génétique présentée ici permet de perturber avec précision le niveau d'expression d'une protéine et représente donc une contribution majeure dans cette direction.