L'hétérogénéité phénotypique lors de la transition entre fermentation et respiration chez les bactéries lactiques

Phenotypic heterogeneity during the switch between fermentation and respiration in lactic acid bacteria

• Auteur / Autrice : Aude Beranger
• Direction : Axel Magalon, Sybille Tachon
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Biologie-Santé - Spécialité Microbiologie
• Date : Inscription en doctorat le 03/10/2022
• Etablissement(s) : Aix-Marseille
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole Doctorale Sciences de la Vie et de la Santé
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : LCB - Laboratoire de Chimie Bactérienne
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : LCB - Molecular and cell biology of respiration in enterobacteriaceae

Mots clés

Mots clés libres

Hétérogénéité phénotypique

Bactéries lactiques

Métabolisme

Respiration

Phenotypic heterogeneity

Lactic acid bacteria

Metabolism

Respiration

Résumé

Les bactéries lactiques sont des bactéries traditionnellement fermentaires qui sont capables de respirer dans un environnement leur fournissant les cofacteurs requis (hème, oxygène). Étant donné que cette transition métabolique n'est pas régulée au niveau moléculaire, nous faisons l'hypothèse qu'une hétérogénéité du niveau d'expression des gènes codant les protéines essentielles à la respiration s'accompagne d'une hétérogénéité au sein de la population dans la capacité respiratoire, on parle alors d'hétérogénéité phénotypique. Au cours du projet doctoral, il s'agira (i) d'évaluer le niveau d'hétérogénéité d'expression des acteurs de la respiration dans différents contextes environnementaux (anaérobiose, aérobiose, présence des cofacteurs requis) ; (ii) de corréler les différents niveaux d'expression à la capacité respiratoire ; (iii) et de déterminer si l'hétérogénéité profite à l'ensemble de la population bactérienne ou si seule une sous-population préadaptée est capable de s'expandre dans les nouvelles conditions environnementales. J'étudierai le phénomène chez Lactococcus lactis, une des espèces modèles de bactéries lactiques chez laquelle la capacité respiratoire est la plus documentée. J'utiliserai les acteurs principaux de la chaîne respiratoire comme marqueurs moléculaires, que sont la cytochrome bd oxydase et le transporteur membranaire d'hème Fhu. Les expériences seront conduites en utilisant des techniques de pointe d'analyse des bactéries à l'échelle de la cellule unique, incluant la cytométrie et la microscopie à fluorescence.

Lactic acid bacteria are traditionally fermentative bacteria that are able to breathe in an environment providing them with the required cofactors (heme, oxygen). Since this metabolic transition is not regulated at the molecular level, we hypothesize that heterogeneity in the expression level of genes encoding proteins essential for respiration is accompanied by population heterogeneity in respiratory capacity, referred to as phenotypic heterogeneity. During the PhD project, the aim will be to (i) evaluate the level of heterogeneity in the expression of the actors of respiration in different environmental contexts (anaerobiosis, aerobiosis, presence of the required cofactors); (ii) correlate the different levels of expression to the respiratory capacity; (iii) and determine if the heterogeneity benefits the whole bacterial population or if only a pre-adapted subpopulation is able to expand in the new environmental conditions. I will study the phenomenon in Lactococcus lactis, one of the model species of lactic acid bacteria in which the respiratory capacity is the most documented. I will use the main actors of the respiratory chain as molecular markers, namely cytochrome bd oxidase and the heme membrane transporter Fhu. Experiments will be conducted using state-of-the-art techniques for the analysis of bacteria at the single cell level, including cytometry and fluorescence microscopy.