Projet ANR-11-JSV5-0005 – COOPIRON : Aspects coopératifs de la régulation des sidérophores
Programme : JCJC - SVSE 5 - Physique, chimie du vivant et innovations biotechnologiques (JCJC SVSE 5)
Année de financement : 2011
Coordinateur du projet : Monsieur Nicolas DESPRAT (CENTRE NATIONAL DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE - DELEGATION REGIONALE ILE-DE-FRANCE SECTEUR PARIS B)
Partenaires : Laboratoire de Physique des Solides
Montant : 300000.0 euros
Durée : 36 mois
Résumé : Aspects coopératifs de la régulation de production d’un bien public dans des populations bactériennesProduire une molécule présente un cout métabolique pour les microorganismes. Comment cette situation peut-elle être stable dans le cas où la production est exploitable par d’autres.
Coopération et sélection naturelle : le groupe contre l’individu.Les populations de microorganismes ont longtemps été considérées comme la simple somme de leurs individus. Le projet que nous menons vise à mesurer les interactions entre individus et à comprendre en quoi ces interactions sont susceptibles de modifier la dynamique évolutive des populations étudiées. Dans ce cadre, nous nous intéressons plus particulièrement à ce qui permet de stabiliser les interactions coopératives comme la production d’un bien public.
Mise en place d’un micro-chemostatPour être résolue à l’échelle individuelle, l’étude de populations de microorganisme doit se faire sous microscope. Or aujourd’hui les méthodes de culture standard ne permettent pas de suivre ces microorganismes sur plus d’une dizaine de générations du fait de l’espace qui vient à manquer, à mesure que les microorganismes se multiplient. Pour contourner cette difficulté, nous proposons de mettre au point un dispositif d’ablation laser afin de libérer continuellement de l’espace.
Résumé de la soumission : Le fonctionnement d’un tissu biologique requiert la coordination de l’activité des cellules qui le constituent (homéostasie).  Malgré de considérables avancées dans la compréhension de la régulation cellulaire, le passage entre régulations individuelles et collective est souvent flou. Par exemple l’homéostasie du fer n’a jamais été mesurée simultanément à l’échelle individuelle et collective (tissus ou colonies). Nous proposons de tirer avantage de la fluorescence endogène d’un sidérophore bactérien pour caractériser l’homéostasie du Fer à ces deux échelles. Chez Pseudomonas aeruginosa, la faible disponibilité de Fer libre dans l’environnement déclenche la synthèse de pyoverdines, un puissant chélateur du Fer. La pyoverdine est sécrétée dans l’environnement où d’autres cellules peuvent la récupérer. Le projet s’articule autour de la détermination du rôle de la régulation collective liée à l’import de Fer en mesurant les dynamiques de fluorescence pour tous les membres de la colonie. Nous voulons par là chercher les couplages entre comportements individuels et besoins de la population.
Résultats : Nous venons de montrer expérimentalement que dans le cas des sidérophores (molécules servant à récupérer du fer) la coopération se faisait essentiellement entre proches voisins par des échanges locaux.
D’un point de vue expérimental, nous sommes actuellement capable de suivre automatiquement une cellule sur une quinzaine de générations et de ne conserver après chaque division que l’une de ces deux cellules filles.
Perspectives : Le début de ce projet fait apparaitre que les interactions entre individus sont importantes pour comprendre la dynamique globale de la population. Par ailleurs, le fait que ces interactions soient corrélées sur de courtes échelles spatiales, il semble maintenant évident que la géométrie locale est importante. Donc, une perspective naturelle de cette étude est de comprendre les mécanismes qui entrent en jeux dans la morphogenèse de ces populations.