Accélérer la construction de cellules synthétiques par évolution dirigée

Accelerating the construction of synthetic cells with directed evolution

• Auteur / Autrice : Laura Sierra heras
• Direction : Christophe Danelon
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Ingénieries microbienne et enzymatique
• Date : Inscription en doctorat le 01/09/2023
• Etablissement(s) : Université de Toulouse (2023-....)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences écologiques, vétérinaires, agronomiques et bioingénieries (Toulouse)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : TBI - Toulouse Biotechnology Institute, Bio & Chemical Engineering
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : I2M - Ingénierie moléculaire et métabolique
• Partenaire(s) de recherche : établissement délivrant conjointement le doctorat : Institut national des sciences appliquées (Toulouse ; 1961-....)

Mots clés

Mots clés libres

Biologie de synthèse

Cellules artificielles

Expression de gènes in vitro

Liposomes

Évolution dirigée

Synthetic biology

Artificial cells

In vitro gene expression

Liposomes

Directed evolution

Résumé

Le projet de thèse s'inscrit dans de le domaine de recherche des cellules artificielles (dites aussi synthétiques) dont la mise en œuvre représente un défi majeur et nécessite la conception d'approches innovantes alliant sciences fondamentales et ingénierie. Un problème a récemment émergé dans la reconstitution de fonctions biologiques complexes in vitro : l'espace des paramètres expérimentaux à explorer est immense et les méthodes traditionnelles dites ‘rational design' se heurtent à cette limite. Pour relever ce défi, nous proposons une nouvelle stratégie qui repose sur l'utilisation de méthodes d'évolution dirigée. La doctorante travaillera sur la mise en place d'une plateforme pour paralléliser la production de cellules artificielles, la conception de protocoles d'évolution dirigée en continu et l'analyse de données de séquençage haut-débit pour retracer les dynamiques d'évolution. Les techniques utilisées comprennent la biologie moléculaire et de synthèse, biophysique moléculaire (en particulier la microscopie à fluorescence et la cytométrie à flux) et des outils de bioinformatique, notamment d'apprentissage machine.

This thesis project is part of the research field of artificial cells (also called synthetic cells) whose implementation represents a major challenge and requires the design of innovative approaches combining fundamental sciences and engineering. A problem has recently emerged in the reconstruction of complex biological functions in vitro: the space of experimental parameters to be explored is immense and the traditional methods known as 'rational design' reach a limit. To meet this challenge, we propose a new strategy based on directed evolution methods. The doctoral student will work on the establishment of a platform to parallelize the production of artificial cells, the design of continuous directed evolution protocols and the analysis of high-throughput sequencing data to trace the dynamics of evolution. The used techniques include molecular and synthetic biology, molecular biophysics (in particular fluorescence microscopy and flow cytometry) and bioinformatics tools based on machine learning.