Bacillus subtilis, Élongation paroi cellulaire, Fluidité membranaire, Acides gras exogènes, Spectroscopie de Corrélation de Fluorescence (FCS), Microscopie de fluorescence par réflexion interne totale (TIRF), MreB, PBP1

L'organisation spatiale des molécules est essentielle à la vie cellulaire. Les lipides jouent un rôle clé en formant des membranes qui entourent le contenu cellulaire et agissent comme des barrières sélectives entre l'environnement externe et les composants du métabolisme cellulaire. En raison de leur grande diversité physico-chimique, les lipides peuvent créer des régions avec différentes fluidités au sein de la membrane, aidant ainsi à organiser des protéines spécifiques et à garantir leur bon fonctionnement. Ce processus n'a été observé chez les bactéries que récemment, et bien que les domaines membranaires bactériens ne soient pas encore bien compris, ils semblent jouer un rôle important dans des processus tels que la morphogenèse cellulaire. Chez les bactéries, la forme de la cellule est maintenue par la paroi cellulaire, une couche externe principalement composée de peptidoglycane. La synthèse du peptidoglycane pendant l'élongation de la paroi est régulée par deux systèmes semi-autonomes : le complexe Rod et les polymérases class A Penicillin Binding Proteins (aPBP). Des recherches récentes suggèrent que les protéines du complexe Rod, en particulier MreB, sont associées à des régions plus fluides (RIF) dans la membrane. Cette thèse explore comment la fluidité membranaire affecte la forme et l'élongation des cellules chez la bactérie modèle Gram-positive Bacillus subtilis, offrant une nouvelle compréhension de la relation entre les propriétés membranaires et la structure cellulaire bactérienne. Au début de ma thèse, j'ai cherché à reproduire et approfondir notre compréhension des domaines membranaires et à déterminer leur localisation par rapport aux protéines impliquées dans la synthèse du peptidoglycane pendant l'élongation cellulaire : les protéines MreB et PBP1, qui servent respectivement de proxys du système Rod et des aPBPs. Pour cela, j'ai étudié et optimisé (si nécessaire) les outils existants. J'ai d'abord implémenté la méthode de Dense Mapping pour les cellules bactériennes afin d'avoir des cartes de diffusion et de vitesse au niveau de la cellule unique. En parallèle, j'ai utilisé plusieurs techniques pour 1) visualiser les RIFs en utilisant le colorant membranaire DiIC12 et 2) mesuré la fluidité membranaire à travers la diffusion du Nile Red en utilisant la Spectroscopie de Corrélation de Fluorescence (FCS). Cela a permis de caractériser la dynamique spatiale de MreB et de PBP1 et de les comparer aux domaines RIF dans la membrane. Dans la seconde partie de ma thèse, je me suis concentrée sur la compréhension de l'impact de la fluidité membranaire sur les machineries d'élongation du peptidoglycane. J'ai d'abord validé par chromatographie en phase gazeuse que certains acides gras exogènes (eFAs) pouvaient être insérés efficacement dans la membrane chez B. subtilis, modifiant ainsi sa composition membranaire. En utilisant l'approche FCS sur des cellules vivantes, j'ai démontré que l'insertion d'eFAs modifie la fluidité membranaire et conduit à des changements dans la largeur des cellules. Chez B. subtilis, cette caractéristique morphologique est étroitement régulée pendant la croissance par un équilibre entre l'effet d'affinement du système Rod et l'effet d'élargissement des aPBPs. En caractérisant et quantifiant les dynamiques de MreB et de PBP1, j'ai constaté que ces deux protéines ne semblent pas être affectées par les changements de fluidité membranaire. La connexion entre la fluidité membranaire et la synthèse de la paroi cellulaire nécessite encore des investigations supplémentaires. Cette thèse a permis de développer des méthodes pour caractériser la fluidité membranaire in vivo en utilisant la FCS et a démontré la possibilité de modifier ce paramètre et la composition lipidique par l'insertion d'acides gras exogènes. Cette recherche ouvre la voie à des études futures sur les propriétés membranaires, les protéines membranaires et leur interaction, essentielles pour le fonctionnement cellulaire.