Circuits biologiques distribués dans des systèmes phage-bactériens synthétiques

Distributed Biological Circuits in Synthetic Phage-Bacterial Systems

• Auteur / Autrice : Abhinav Vinayak Pujar
• Direction : Jean-Loup Faulon, Manish Kushwaha
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biotechnologies
• Date : Soutenance le 10/04/2025
• Etablissement(s) : université Paris-Saclay
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Structure et dynamique des systèmes vivants (Gif-sur-Yvette, Essonne ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Microbiologie de l'Alimentation au Service de la Santé humaine (Jouy-en-Josas)
• Partenaire(s) de recherche : Référent : Université Paris-Saclay. Faculté des sciences d’Orsay (Essonne ; 2020-....)
• Partenaire(s) de recherche : graduate school : Université Paris-Saclay. Graduate School Life Sciences and Health (2020-….)
• Jury : Président / Présidente : Valérie Pezo
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Clement Nizak, Mireille Ansaldi, Yolanda Schaerli
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Clement Nizak, Mireille Ansaldi
• DOI : 10.70675/4fe6a666z3cb0z4d01z944eza126ade6be1c

Mots clés

Mots clés contrôlés

Biologie de synthèse

Bactériophages

Portes logiques

Mots clés libres

Biologie synthétique

Calcul distribué

Infection par bactériophage

Synthetic biology

Distributed computing

Bacteriophage infection

Résumé

À mesure que la taille et la complexité des circuits génétiques synthétiques augmentent, ils deviennent progressivement trop lourds pour une seule cellule. En revanche, les systèmes naturels sont capables de coder des programmes de très grande taille en utilisant des mécanismes de régulation complexes pour maîtriser les coûts d'expression. Ils y parviennent en combinant la régulation de l'expression génétique et la distribution des fonctions dans plusieurs cellules. Ce projet étudie comment des circuits génétiques synthétiques peuvent être distribués dans un consortium de cellules bactériennes qui communiquent entre elles. Nous concevons, construisons et testons des communications intercellulaires synthétiques dans des systèmes de cultures mixtes microbiologiques (avec des cultures mixtes bactéries-phages) qui peuvent être utilisés pour mettre en œuvre des portes logiques biologiques distribuées. Nous nous attendons à ce que les résultats de ce travail permettent non seulement la mise à l'échelle de circuits génétiques synthétiques, mais améliorent également notre compréhension de la division du travail dans les communautés microbiennes ou les organismes multicellulaires.

As the size and complexity of synthetic genetic circuits increase, they progressively become too burdensome for a single cell. In contrast, natural systems are able to encode very large programs by using complex regulatory mechanisms to keep the costs of expression under check. They do this by a combination of gene expression regulation and distribution of functions into multiple cells. This project investigates how synthetic genetic circuits can be distributed in a consortia of bacterial cells that communicate with each other. We design, build, and test synthetic intercellular communication in microbiological mixed culture systems (with bacteria-phage mixed cultures) that are used to implement distributed biological logic gates. We expect the results of this work to not only enable the scale-up of synthetic genetic circuits but also improve our understanding of division of labour in microbial communities or multicellular organisms.