Thèse Modelisation Physique de la Segregation du Genome Bacterien H/F - 34

Établissement : Université de Montpellier
École doctorale : I2S - Information, Structures, Systèmes
Laboratoire de recherche : L2C - Laboratoire Charles Coulomb
Direction de la thèse : Jean-Charles WALTER ORCID 0000000273130100
Début de la thèse : 2026-10-01
Date limite de candidature : 2026-05-01T23:59:59

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.

Des découvertes récentes, y compris les nôtres, nous amènent à formuler les hypothèses suivantes : (i) les complexes de partition (CP) sont des biocondensats formés par séparation de phases liquide-liquide (LLPS) qui s'assemblent au niveau du centromère bactérien via deux mécanismes interconnectés, et (ii) ParA agit en contrant la fusion de ces biocondensats, assurant ainsi leur déplacement et leur positionnement intracellulaire. De plus, la protéine de liaison au centromère, ParB, se comporte comme un interrupteur moléculaire dépendant du CTP, ce qui suggère que les changements conformationnels de ParB régulent précisément l'auto-organisation des complexes ParA et ParB.

Les principaux objectifs de ce projet de doctorat sont d'élucider (i) comment les CP dynamiques s'assemblent après la nucléation au niveau et uniquement au niveau des sites parS, (ii) comment la scission des CP et leur déplacement opposé sont initiés et contrôlés, et (iii) comment ils sont maintenus de manière stable autour de positions spécifiques pour les plasmides et les chromosomes à faible nombre de copies. Ces questions seront abordées par modélisation physique théorique, à la fois par modélisation in silico et par calcul analytique. Nos collaborateurs du LMGM à Toulouse (l'équipe de Jean-Yves Bouet) appuieront notre modélisation par des expériences de microbiologie dédiées. Ce projet de doctorat comprend deux volets de travaux : (WP1) Compréhension du mécanisme d'auto-assemblage des condensats de ParB induits par le CTP, et (WP2) Compréhension du mécanisme par lequel les ATPases ParA séparent et déplacent les condensats de ParB in vivo.

Notre projet vise à élucider de manière exhaustive les mécanismes moléculaires qui régissent le principal système de ségrégation de l'ADN bactérien, ParABS. Nous utiliserons les outils de la physique théorique, combinés à des approches multidisciplinaires englobant la génétique, la génomique, la biologie cellulaire et la biochimie. Grâce à cette approche intégrative, nous cherchons à parvenir à une compréhension holistique, quantitative et moléculaire de ce système. La collaboration entre biologistes et physiciens théoriciens permettra une étude approfondie des mécanismes complexes qui régissent la ségrégation de l'ADN bactérien.

Simulations numeriques de type Monte Carlo, calculs analytique et resolution numerique de systemes non-lineaires.