Bactéries, Volume cellulaire, Surface cellulaire, Densité de masse, Enveloppe cellulaire

Pendant la croissance, les cellules bactériennes doivent augmenter leur volume en réponse à la croissance de la biomasse pour maintenir leur densité de masse sèche dans un intervalle approprié. Auparavant, on pensait que la densité de masse sèche était plus ou moins constante, car elle affecte théoriquement tous les processus biologiques dans le cytoplasme. Cependant, le maintien d'une densité de masse sèche constante chez la bactérie n'avait encore jamais été étudié. De plus, la façon dont les cellules régulent la densité de la masse sèche reste totalement incertaine. Dans ma thèse, j'ai étudié comment les bactéries coordonnent la croissance du volume cellulaire et la croissance de la masse sèche au niveau de la cellule unique en utilisant la microscopie quantitative en phase et un nouveau pipeline d'analyse d'images qui s'est développé dans notre groupe. Je présente d'abord que les cellules contrôlent indirectement la densité de masse sèche, en élargissant leur surface plutôt que leur volume à la fois chez Bacillus subtilis et Escherichia coli contrairement aux hypothèses précédentes. Ce couplage surface-masse a pour conséquence intéressante que la densité de masse sèche change avec la forme de la cellule au niveau des cellules uniques. Profitant de cette relation, je montre également que la densité de masse sèche des cellules de B. subtilis peut varier de plus de 30% en ajustant génétiquement la largeur des cellules sans affecter le taux de croissance. Je démontre ensuite que l'insertion la la paroi cellulaire et la biosynthèse membranaire sont nécessaires pour un bon couplage surface-masse chez B. subtilis. Plus précisément, l'inhibition de l'un ou l'autre des processus réduit fortement l'expansion de surface tandis que la masse sèche continue d'augmenter, ce qui rompt le couplage surface-masse. D'autre part, E. coli nécessite une biosynthèse de la membrane externe autre que l'insertion de la paroi cellulaire et la synthèse de la membrane interne. En conclusion, la densité de masse sèche est indirectement régulée en couplant la croissance de surface et la croissance de la biomasse, ce principe est probablement conservé chez les bactéries. Cependant, les processus nécessaires à ce couplage sont différents chez B. subtilis et E.coli, Plus généralement, cela suggère des mécanismes différents entre les bactéries Gram-positives et Gram-négatives.