Modelisation physique de la segregation du genome bacterien

Physical modeling of the auto-assembly driving bacterial DNA segregation

• Auteur / Autrice : Laurin Hajjaj
• Direction : Jean-Charles Walter
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Physique et Astrophysique
• Date : Inscription en doctorat le 01/09/2026
• Etablissement(s) : Université de Montpellier (2022-....)
• Ecole(s) doctorale(s) : École Doctorale Information, Structures, Systèmes
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : L2C - Laboratoire Charles Coulomb
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Axe de Recherche Physique Théorique

Mots clés

Mots clés libres

Simulations numeriques

Segregation de l'ADN

Physique genomique

ADN bacterien

Simulations Monte Carlo

Systemes non-lineaire

DNA segregation

Genomic physics

Numerical simulations

Monte Carlo simulations

Bacterial DNA

Non-linear systems

Résumé

Chez les bactéries, la ségrégation de l'ADN repose principalement sur les systèmes ParABS pour assurer une répartition fidèle des molécules d'ADN lors de la division cellulaire. Notre objectif est de parvenir à une compréhension holistique, quantitative et moléculaire du mécanisme qui pilote le principal système de ségrégation de l'ADN bactérien, en utilisant des approches intégratives et multidisciplinaires. Nous réaliserons une modélisation physique à l'aide des outils de la physique théorique. Nos collaborateurs de l'équipe de Jean-Yves Bouet (CBI, Toulouse) mèneront des expériences en génétique et génomique, biologie cellulaire et biochimie afin de tester nos prédictions. Forts d'une collaboration établie, nous avons l'intention de décrypter les mécanismes qui (i) pilotent l'auto-assemblage des complexes nucléoprotéiques (protéines ParB) impliqués dans la répartition du système ParABS archétypal du plasmide F chez Escherichia coli. Cette étape implique une séparation de phase des protéines sur un polymère, et (ii) la séparation et le positionnement subséquents des complexes de part et d'autre du plan de division grâce aux protéines ParA. Ce projet sera réalisé à l'aide de systèmes non linéaires et d'approches stochastiques. Nous étudierons les interactions entre deux auto-assemblages dynamiques de ParA et ParB qui assurent la ségrégation de l'ADN. Ce projet se situe à l'interface entre la physique des polymères, la physique des colloïdes et la matière active. Nous utiliserons des approches numériques et analytiques.

In bacteria, DNA segregation mainly relies on ParABS systems to faithfully partition DNA molecules at cell division. Our objective is to achieve a holistic, quantitative and molecular understanding of the mechanism driving the main bacterial DNA segregation system by using integrative and multidisciplinary approaches. We will perform physical modeling using the tools of theoretical physics. Our collaborators in the team of Jean-Yves BOUET (CBI, Toulouse) will perform experiments in genetics and genomics, cell biology and biochemistry to test our predictions. Built on an established collaboration, we intent to decipher the mechanisms that (i) drive the auto-assembly of the nucleoprotein complexes (ParB proteins) involved in the partition of the archetypical ParABS system of the plasmid F in Escherichia coli. This part involves a phase separation of proteins on a polymer, and (ii) the subsequent splitting and positioning of complexes at either side of the division plane through ParA proteins. This will be done with both non-linear systems and stochastic approaches. We will investigate the cross talk between two dynamic auto-assemblies of ParA and ParB that ensure DNA segregation. This project is at the interface between polymer physics, colloid physics and active matter. We will use both numerical and analytical approaches.