Thèse <strong>Alloc. Ut Priorité 3 < - Strong>Lien Entre Phénotype Cellulaire et Encombrement Macromoléculaire</strong> H/F - Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Université de Toulouse
École doctorale : SDM - SCIENCES DE LA MATIERE - Toulouse
Laboratoire de recherche : LAAS - Laboratoire d'Analyse et d'Architecture des Systèmes
Direction de la thèse : Morgan DELARUE ORCID 000000031114298X
Début de la thèse : 2026-10-01
Date limite de candidature : 2026-05-30T23:59:59

Toutes les cellules ont un phénotype donné, qui reflète comment celles-ci fonctionnent dans un environnement physico-chimique particulier. Ainsi, des cellules peuvent être plus ou moins proliférantes, plus ou moins migratoires, sécréter plus ou moins ou encore avoir des morphologies particulières. A leur phénotype sont associées des propriétés mécaniques également spécifiques, comme l'encombrement macromoléculaire. Par exemple, chez la levure Candida albicans, nous avons montré que des phénotypes « opaque » ou « filamenteux » étaient moins encombrés que le phénotype « blanc - levure » classique.

L'encombrement macromoléculaire est une propriété-clef des cellules, qui relate de la grande densité de protéines et complexes protéiques intracellulaire pouvant, notamment par des effets de volume exclu, impacter toutes les réactions biochimiques. Est-ce que les propriétés mécaniques des cellules ne sont qu'une pure émergence du phénotype cellulaire, ou bien sont-elles nécessaires à sa stabilité et à son émergence ?

Nous proposons que les propriétés mécaniques comme l'encombrement intracellulaires soient à minima nécessaires à l'émergence et à la stabilité d'un phénotype.

Afin d'étudier cette question, nous nous appuierons sur C. albicans comme modèle cellulaire simple, possédant différents phénotypes. Le but du projet de thèse sera de développer une plateforme permettant de verrouiller l'encombrement macromoléculaire. Cette plateforme expérimentale sera une puce microfluidique totalement instrumentée. L'idée sera de mesurer l'encombrement en temps réel par suivi de particules uniques (GEMs) en microscopie spinning disc, et ajuster en entrée l'osmolarité du milieu de culture afin d'ajuster l'encombrement à la valeur cible, permettant son verrouillage ou sa modulation.

Grâce à cette instrumentation originale, nous pourrons notamment forcer l'encombrement à ne pas diminuer pendant un changement de phénotype, ou à le diminuer sans induire le changement de phénotype. Ce type d'expérimentation nous permettra de déterminer à quel point l'encombrement macromoléculaire est une condition nécessaire, suffisante, ou indépendante du phénotype cellulaire.

La résolution de cette question très fondamentale permettra de mieux comprendre l'émergence de phénotypes, et de potentiellement la contrôler. Ce dernier point ouvre des applications en thérapie notamment, par le contrôle du phénotype souche des cellules.

Des cellules de phénotypes différents ont des propriétés mécaniques, notamment l'encombrement macromoléculaire, qui leur sont propres. Est-ce que ces propriétés ne sont que l'émerger de ce phénotype, ou bien participent-elles activement à l'élaboration et à la stabilité de ce phénotype ? Cette question très fondamentale de biologie est à la base de bien des applications et compréhension de phénomènes allant de la différentiation cellulaire en biologie du développement, à la stratification de biofilm ou l'échappement immunitaire en microbiologie, ou encore à la résistance aux traitements de cellules souches cancéreuses. Dans ce projet, nous proposons d'étudier cette question par l'étude de différents phénotypes de la levure Candida albicans, pour laquelle nous avons montré que ses phénotypes avaient des propriétés d'encombrement très différentes. L'étude de ce système modèle ouvrira la voie vers des études plus approfondies, notamment durant des phénomènes de trans-différentiations en cancérologie.

Les trois objectifs principaux de ce projet sont :
1/ Déterminer si l'encombrement macromoléculaire est une condition nécessaire à l'émergence d'un phénotype chez la levure C. albicans
2/ Déterminer si l'encombrement macromoléculaire est une condition nécessaire à la stabilité d'un phénotype chez la levure C. albicans
3/ Contrôler par l'instrumentation l'établissement de phénotypes chez C. albicans, en modulant l'encombrement macromoléculaire

Notre approche consiste à développer et à instrumentaliser une nouvelle puce microfluidique afin de permettre de verrouiller une propriété mécanique des cellules : son encombrement. Cette approche originale sera développée sur la levure C. albicans, mais pourra à terme être adaptée à de nombreux systèmes.

Nous recherchons un profil interdisciplinaire, plutôt à l'aise en instrumentation, et ouvert à travailler à l'interface physique - biologie.