Modèles de polymères nano-confinés pour la partition de l'ADN dans les bactéries

 

Walter Reisner

Université McGill

 

Domaine : nature et interactions de la matière

Programme : projet de recherche en équipe

Concours 2017-2018

Comment les bactéries assurent-elles le partitionnement de l'ADN de la cellule-mère aux cellules-filles pendant la division? Cette question a longtemps fasciné les microbiologistes et est un problème actuel en physique des polymères. Les physiciens en polymères ont suggéré que les forces d'entropie peuvent expliquer le partitionnement des chromosomes bactériens : deux polymères se repoussant vont s'agglomérer en un espace cylindrique afin de maximiser leur entropie. Même si cette théorie semble très élégante, il demeure incertain qu'un modèle aussi simple s'applique vraiment aux chromosomes bactériens, puisque ceux-ci forment des structures complexes et ne peuvent évidemment pas être traités comme des polymères simples. De plus, les bactéries contiennent des plasmides, de petites molécules circulaires d'ADN contenant d'importants gènes auxiliaires qui codent pour diverses fonctions clés dans les secteurs biomédical et industriel. Les plasmides doivent être partitionnés de manière stable afin d'assurer leur conservation dans les générations suivantes.

Il est estimé que le partitionnement de plasmides à nombre de copies élevé a lieu dû à un mécanisme ‘d'occlusion du nucléoïde' par lequel le chromosome exclue les plasmides de la section centrale de la cellule et force leur agglomération aux pôles cellulaires. Nous utiliserons la nano-fluidique dans le but de confiner des polymères exemplaires, des plasmides et des chromosomes bactériens dans des nano-cavités, puis nous mesurerons directement leur degré de ségrégation ou d'interpénétration. Ces modèles in vitro, où tous les paramètres peuvent être directement contrôlés, nous permettront de déterminer si la théorie des polymères simples peut expliquer le partitionnement de l'ADN dans la bactérie.