Etude de l'organisation et de la dynamique du nucléoïde de Deinococcus radiodurans par microscopie de fluorescence avancée

Cell morphology and nucleoid dynamics in dividing Deinococcus radiodurans by advanced florescence microscopy

• Auteur / Autrice : Kevin Floc'h
• Direction : Joanna Timmins, Dominique Bourgeois
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie structurale et nanobiologie
• Date : Soutenance le 08/02/2019
• Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes (ComUE)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale chimie et science du vivant (Grenoble ; 199.-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de biologie structurale (Grenoble)
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Groupe infection virale et cancer
• Jury : Président / Présidente : Franz Brückert
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : François-Xavier Barre, Ulrike Endesfelder, Mariana Gomes de Pinho, Irina Gutsche
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Christian Lesterlin, François-Xavier Barre

Mots clés

Mots clés contrôlés

Microorganismes des milieux extrêmes

Fluorimétrie

Imagerie

Mots clés libres

Microscopie localisation photoactivée (PALM)

Nucleoide

Organisation

Photoactivated localization microscopy (PALM)

Nucleoid

Organization

Résumé

Durant ce projet, nous nous sommes intéressés à une bactérie, D. radiodurans, un coque particulièrement connu pour ces extraordinaires capacités de résistance à différents facteurs de stress. Cependant, à cause de ses capacités de radiorésistance, cette bactérie a surtout été étudiée dans cette optique. Certaines caractéristiques de son cycle cellulaire restent méconnues, notamment (i) sa morphologie au cours de sa division ainsi que (ii) l’organisation et (iii) la ségrégation de son nucléoïde. Ces méconnaissances touchent aussi de façon plus générale toutes les bactéries de types coques, notamment de par la petite taille relative des bactéries qui a été un frein pour leurs études en microscopie photonique.Le but du projet de thèse est donc de mieux comprendre comment les bactéries sont capables d’avoir un nucléoïde très compacté, mais en même temps, dynamique et restant accessible pour les différents mécanismes tels que la réplication de l’ADN, sa transcription ou sa réparation. Dans ce but, nous avons exploré l’organisation en 4D ainsi que la dynamique du nucléoïde de D. radiodurans, en fonction du cycle de vie de la bactérie, de sa phase de croissance. Afin de réaliser ces objectifs, plusieurs stratégies ont été poursuivies : (i) des timelapses en 3D par microscopie confocale (ii) l’étude dynamique du nucléoïde par FRAP et par SptPALM, et (iii) la cartographie des protéines associées au nucléoïde réalisé par microscopie de super-résolution (PALM).

During this PhD work, we have studied on D. radiodurans, a coccus, known for its intriguing outstanding resistance to different stress factors. Studies on D. radiodurans have been mainly focusing on its tremendous radioresistance. 52 years after its discovery, its nucleoid organization/segregation as well as its cell morphology during its cell cycle still remain elusive. Most of our knowledge on the bacteria shape during division and on the nucleoid organization/segregation arises from the study of a small number of “model bacteria”, that are mainly rod-shaped or ovoid. In contrast, little is known on the nucleoid organization/segregation of cocci. Moreover, the small relative size of bacteria and of their nucleoids (<1µm3) has limited their studies by conventional microscopy.Thus, one of the aims of this PhD project is to contribute to a better understanding of the cell morphology and the nucleoid organization/segregation in cocci. For that matter, we explored the 4D organization and the dynamics of D. radiodurans nucleoids, as a function of the cell cycle progression and growth phase. In order to achieve the objective of this PhD, several strategies were undertaken: (i) timelapse 3D stacks by spinning confocal microscopy (ii) dynamics studies with FRAP analysis and SptPALM acquisitions, and (iii) cartographies of nucleoid associated proteins using super-resolution microscopy (PALM).