Stratégies d’allocation de ressources chez les micro-organismes

Cathy Bouchenot, Eugenio Cinquemani, Hans Geiselmann, Hidde de Jong, Aline Marguet, Delphine Ropers, Noël Scaramozzino

La croissance bactérienne consiste en la conversion de nutriments dans l’environnement en biomasse. Ce processus a été analysé avec succès dans la perspective d’allocation de ressources, c’est-à-dire, l’attribution de ressources cellulaires limitantes aux réactions biochimiques impliquées dans la synthèse de biomasse. Nous développons des modèles mathématiques qui décrivent, à gros grain, le métabolisme bactérien et la synthèse des protéines, ces dernières constituant à la fois le composant majeur de biomasse et une ressource limitante pour l’avancement des réactions biochimiques. Les prédictions des modèles sont testées à l’aide d’expériences cinétiques avec des gènes rapporteurs fluorescents dans des conditions contrôlées, au niveau de populations de cellules et de cellules individuelles.

Cathy Bouchenot, Eugenio Cinquemani, Hans Geiselmann, Hidde de Jong, Delphine Ropers, Noël Scaramozzino

Au-delà d’une meilleure compréhension de la croissance bactérienne, l’analyse de stratégies d’allocation de ressources peut aussi donner des pistes pour augmenter la production de composants d’intérêt biotechnologique, comme des biocarburants ou des médicaments. Nous utilisons des méthodes d’ingénierie génomique pour modifier le contrôle du métabolisme bactérien et de la synthèse protéique, ce qui permet de réorienter des ressources de la croissance vers la production de composants choisis. Les modèles décrits ci-dessus, en combinaison avec des méthodes de contrôle optimal, permettent de proposer des conditions de production optimale pour les souches modifiées. Les prédictions obtenues sont vérifiées expérimentalement au moyen d'un système de mini-bioréacteurs.