Elucidation du mécanisme d'action d'un facteur essentiel à la différenciation cellulaire chez les cyanobactéries

Deciphering the Role of a Key Factor in Cyanobacterial Cell Differentiation Mechanisms

• Auteur / Autrice : Eva Furet
• Direction : Amel Latifi
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Biologie-Santé - Spécialité Microbiologie
• Date : Inscription en doctorat le 01/10/2024
• 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 - Differentiation, evolution and adaptation of cyanobacteria

Mots clés

Mots clés libres

Différenciation cellulaire

Cyanobactéries

Régulation de l'expression génique

Signalisation

Interaction protéine-protéine

Cell differentiation

Cyanobacteria

Gene expression regulation

Signalling

Protein-protein interaction

Résumé

La cyanobactérie filamenteuse, Anabaena PCC 7120 est un modèle procaryote de choix pour l'étude de la différenciation cellulaire chez un organisme multicellulaire. Notre recherche cherche à comprendre comment la transduction des signaux est intégrée pour contrôler l'expression du génome et ainsi contrôler la différenciation cellulaire. Lorsque l'ammonium est abondant, Anabaena croît sous forme de long filaments constitués d'un même type cellulaire appelé cellule végétative. Quand cette source d'azote devient limitante, 10% des cellules végétatives se différencient en cellules spécialisées, les hétérocystes, permettant un environnement microoxique souhaitable pour la fixation de l'azote atmosphérique. L'interdépendance métabolique des deux types cellulaires (cellules végétatives photosynthétiques et hétérocystes fixateurs d'azote) permet la croissance du filament. Les hétérocystes se forment selon un espacement semi-régulier, faisant aussi d'Anabaena un modèle de choix pour l'étude de la formation de « patterns biologiques ». La protéine PatN est essentielle à la formation d'hétérocystes fonctionnels et à l'établissement d'un « pattern » de différenciation correct. En effet, Un mutant patN n'est pas capable de survivre lorsque l'azote atmosphérique est la seule source d'azote et ce mutant forme des hétérocystes immatures à une fréquence élevée. De plus, le gène patN est strictement conservé chez toutes les cyanobactéries multicellulaires capables de différenciation, indiquant un rôle important dans ce processus cellulaire. Toutefois, le mécanisme par lequel PatN exerce sa fonction est à ce jour inconnu. Le but de ce projet de thèse est d'élucider le mécanisme moléculaire permettant à PatN de réguler la formation des hétérocystes. Ce projet visera à (i) disséquer les relations fonctionnelles potentielles entre PatN et d'autres facteurs impliqués dans la différenciation. (ii) mieux caractériser le rôle de PatN dans la répartition des hétérocystes (iii) identifier les gènes dont l'expression est contrôlée par PatN.

When ammonium is abundant, Anabaena grows in the form of long filaments composed of the same cell type called vegetative cells. When this nitrogen source becomes limiting, 10% of the vegetative cells differentiate into specialized cells, heterocysts, allowing a desirable microoxic environment for the fixation of atmospheric nitrogen. The metabolic interdependence of the two cell types (photosynthetic vegetative cells and nitrogen-fixing heterocysts) allows the growth of the filament. Heterocysts form in a semi-regular spacing, making Anabaena a model of choice for the study of ''biological patterns'' formation. The PatN protein is essential for the formation of functional heterocysts and for establishing a correct differentiation ''pattern''. Indeed, a patN mutant is not capable of surviving when atmospheric nitrogen is the only nitrogen source, and this mutant forms immature heterocysts at a high frequency. Moreover, the patN gene is strictly conserved across all multicellular cyanobacteria capable of differentiation, indicating an important role in this cellular process. However, the mechanism by which PatN exerts its function is unknown to date. The goal of this thesis project is to elucidate the molecular mechanism allowing PatN to regulate the formation of heterocysts. This project will aim to (i) dissect the potential functional relationships between PatN and other factors involved in differentiation, (ii) better characterize the role of PatN in the distribution of heterocysts, and (iii) identify the genes whose expression is controlled by PatN