Projet ANR-14-CE08-0008 – DYNAMETAFLUID : Analyse dynamique de l’adaptation génétique d’un microbe à une ingénierie à l’aide d’un dispositif micro-fluidique d’analyse métabolique
Programme : Apport des nanosciences et nanotechnologies aux matériaux fonctionnels et biotechnologies (DS0305) 2014
Année de financement : 2014
Coordinateur du projet : Monsieur Jérôme Bibette (Laboratoire de Colloïdes et Matériaux Divisés)
Partenaires : Laboratoire public; Laboratoire public; Laboratoire public
Montant : 474240.0 euros
Date de début : 2014
Durée : 48 mois
Résumé : Le projet vise à développer des dispositifs micro-fluidiques permettant l’évaluation en temps réel des changements métaboliques et de bilan énergétique au sein de pseudo-clones de micro-organismes recombinants se développant au sein de microenvironnements contrôlés et modulables. Chaque clone de micro-organisme est encapsulé au sein d’une micro-gouttelette individuelle de milieu de culture qui se comporte comme un  micro-bioréacteur isolé. Pour des raisons d’équilibre osmotique, l'évolution de la taille d’une gouttelette au cours du temps est directement liée à l'énergétique des cellules encapsulées. Par conséquent, la croissance d'une cellule unique issue d’une population et son métabolisme sont suivis en même temps. Des sous-populations de cellules en croissance seront soumises à des perturbations métaboliques différentielles résultant, soit de l’induction d’un gène recombinant par de la lumière ou un changement localisé de température, soit de changements dans les concentrations d'oxygène ou de dioxyde de carbone, soit de l’exposition à un effecteur chimique. Leurs réponses physiologiques seront  analysées de façon dynamique dans le dispositif micro-fluidique. Sur la base d’une analyse multi–paramétrique fenêtrée, des gouttelettes individuelles seront sélectionnés et récupérés pour permettre leurs caractérisation génomique et transcriptomique complémentaire sur des populations pouvant descendre à la cellule unique. Les génotypes, états métaboliques et transcriptomiques des pseudo-clones seront comparés à haut débit permettant l'établissement de relations génotype-phénotype au niveau de sous-populations de tailles variables. Après une phase de validation minutieuse du matériel développé impliquant des modèles simples de micro-organismes recombinants (levure et E. coli), des modèles microbiens plus représentatifs d’une ingénierie métabolique d'intérêt industriel seront conçus et analysés. Parmi les questions fondamentales posées, les conséquences des événements stochastiques affectant les plasmides contrôlant une ou plusieurs étapes d’une ingénierie métabolique multi-étape seront abordés en mettant en œuvre des sélections fonctionnelles (positives, négatives et déclenchées) et différents types  de vecteur et de mode de couplage (intra-ou inter cellulaire) entre étapes. Un accent sera mis sur l’étude des différents mécanismes d'adaptation à court terme (changements de nombre de copie des vecteurs, réponse transcriptionnelle) et à long terme (dérive génétique ) aux travers des phénotypes, génotypes et transcriptomes qui seront caractérisés. Dans la dernière phase du projet, les dispositifs développés et validés seront transférés sur le site des partenaires biologistes pour une utilisation (hors-projet ANR) dans des projets fondamentaux et industriels. Le projet implique trois partenaires complémentaires, internationalement reconnus, spécialisés respectivement en microfluidique, omiques et génie génétique, et se développera dans un contexte d’interface  avec la structure de transfert de TWB (Toulouse White Biotechnology) orientée vers l’industrie.