Positions
Postdoc/PhD
Successful applicants are expected to have a training and research experience in biophysics, physics or/and cell biology, and express strong interest in working at the interface between these disciplines. Demonstrated ability to work in a collaborative, multi-disciplinary environment is essential. Interested applicants should email curriculum vitae, statement of research interests and names of three references to Dr. Marcelo Nollmann (marcelo.nollmann at cbs.cnrs.fr). Received applications will be reviewed immediately.
Master projects (Erasmus/University of Montpellier/other)
Application de la microscopie Super Résolue à l’étude des mécanismes de ségrégation de l’ADN chez la bactérie Bacillus subtilis
En l’absence des nutriments nécessaires à sa survie, la bactérie Bacillus subtilis amorce un processus de sporulation conduisant à la formation de spores renfermant chacune une copie de son matériel génétique. Les spores constituent un état dormant de la bactérie et protègent efficacement l’intégrité du matériel génétique de la bactérie contre les agressions extérieures (température, UV, solvants…). La sporulation est un cas particulier de division cellulaire asymétrique dans laquelle intervenient autant des protéines impliquées dans la division cellulaire normale (symétrique) que des protéines spécifiques à la sporulation et possédant leurs propres voies de signalisation. Les bactéries se divisent ainsi en deux compartiments de tailles différentes, séparés par une membrane désignées par le terme septum de sporulation et située à l’un des pôles de la cellule [1]. Le plus gros des deux compartiments est appelé la cellule mère, et le plus petit la pré-spore. C’est dans ce dernier qu’une copie du chromosome est transportée par les protéines SpoIIIE (indiquées en vert sur la Fig 1, voir ) afin d’être conservée.
Bien que ce processus de sporulation ait été décrit en détails, les mécanismes permettant la formation du septum de sporulation ainsi que sa structure restent assez mal compris. En particulier, les protéines intervenant spécifiquement dans la formation du septum de sporulation ont été identifiées (SpoIIE, DivIVA, …) mais les mécanismes permettant la localisation du septum aux pôles de la cellule restaient inconnus à ce jour car difficiles à étudier par les méthodes de microscopie de fluorescence traditionnelles.
En effet, les techniques de microscopie standards possèdent une résolution limitée par les phénomènes de diffraction et dont la valeur est définie théoriquement par le critère de Rayleigh: R = L/ 2 NA, où L représente la longueur d’onde de la lumière utilisée pour les observations et NA l’ouverture numérique des optiques. Dans le visible, cette limite de résolution est de l’ordre de 250nm. En pratique, ceci signifie que les techniques de microscopie de fluorescence classiques ne peuvent pas être employées pour étudier des structures biologiques dont la taille est inférieure à 250nm. Cependant, depuis une vingtaine d’années, on assiste à l’émergence de techniques dites super-résolues permettant de surmonter ces limitations et d’observer des structures biologiques avec une précision pouvant descendre jusqu’à 10nm [2,3], faisant de ces techniques un outil idéal pour l’étude des bactéries [4].
Depuis quelques années, nous avons mis à profit ces techniques de microscopie super-résolue pour étudier comment la protéine SpoIIIE permet le transport de l’ADN pendant la sporulation [1]. Pour ce stage, nous proposons de continuer ce travail en nous intéressant plus particulièrement à la formation du septum de sporulation et aux protéines intervenant dans sa formation (SpoIIE, DivIVA, FtsW). Ce travail s’intégrera dans un projet en cours au Centre de Biochimie Structurale et en collaboration avec D.Rudner, Harvard Medical School. L’étudiant devra apprendre à travailler de façon autonome avec les bactéries et sera amené à utiliser les techniques de microscopie de fluorescence classique et super-résolue (Illumination Structurée et PALM).
[1] Recruitment, Assembly and Molecular architecture of the SpoIIIE DNA pump revealed by superesolution microscopy.
Fiche JB, Cattoni DI, Diekmann N, Langerak JM, Clerte C, Royer CA, Margeat E, Doan T, Nöllmann. PLoS Biol. 2013 May;11(5):e1001557
[2] Super-resolution microscopy at a glance. Galbraith et al. 2011. Journal of Cell Science.
[3] A guide to super-resolution fluorescence microscopy. Schermelleh et al. 2010. Journal of Cell Biology Review.
[4] Single-molecule super-resolution imaging in bacteria. Cattoni DI, Fiche JB, Nöllmann M, 2012. Current Opinion in Microbiology15(6): 758.
En l’absence des nutriments nécessaires à sa survie, la bactérie Bacillus subtilis amorce un processus de sporulation conduisant à la formation de spores renfermant chacune une copie de son matériel génétique. Les spores constituent un état dormant de la bactérie et protègent efficacement l’intégrité du matériel génétique de la bactérie contre les agressions extérieures (température, UV, solvants…). La sporulation est un cas particulier de division cellulaire asymétrique dans laquelle intervenient autant des protéines impliquées dans la division cellulaire normale (symétrique) que des protéines spécifiques à la sporulation et possédant leurs propres voies de signalisation. Les bactéries se divisent ainsi en deux compartiments de tailles différentes, séparés par une membrane désignées par le terme septum de sporulation et située à l’un des pôles de la cellule [1]. Le plus gros des deux compartiments est appelé la cellule mère, et le plus petit la pré-spore. C’est dans ce dernier qu’une copie du chromosome est transportée par les protéines SpoIIIE (indiquées en vert sur la Fig 1, voir ) afin d’être conservée.
Bien que ce processus de sporulation ait été décrit en détails, les mécanismes permettant la formation du septum de sporulation ainsi que sa structure restent assez mal compris. En particulier, les protéines intervenant spécifiquement dans la formation du septum de sporulation ont été identifiées (SpoIIE, DivIVA, …) mais les mécanismes permettant la localisation du septum aux pôles de la cellule restaient inconnus à ce jour car difficiles à étudier par les méthodes de microscopie de fluorescence traditionnelles.
En effet, les techniques de microscopie standards possèdent une résolution limitée par les phénomènes de diffraction et dont la valeur est définie théoriquement par le critère de Rayleigh: R = L/ 2 NA, où L représente la longueur d’onde de la lumière utilisée pour les observations et NA l’ouverture numérique des optiques. Dans le visible, cette limite de résolution est de l’ordre de 250nm. En pratique, ceci signifie que les techniques de microscopie de fluorescence classiques ne peuvent pas être employées pour étudier des structures biologiques dont la taille est inférieure à 250nm. Cependant, depuis une vingtaine d’années, on assiste à l’émergence de techniques dites super-résolues permettant de surmonter ces limitations et d’observer des structures biologiques avec une précision pouvant descendre jusqu’à 10nm [2,3], faisant de ces techniques un outil idéal pour l’étude des bactéries [4].
Depuis quelques années, nous avons mis à profit ces techniques de microscopie super-résolue pour étudier comment la protéine SpoIIIE permet le transport de l’ADN pendant la sporulation [1]. Pour ce stage, nous proposons de continuer ce travail en nous intéressant plus particulièrement à la formation du septum de sporulation et aux protéines intervenant dans sa formation (SpoIIE, DivIVA, FtsW). Ce travail s’intégrera dans un projet en cours au Centre de Biochimie Structurale et en collaboration avec D.Rudner, Harvard Medical School. L’étudiant devra apprendre à travailler de façon autonome avec les bactéries et sera amené à utiliser les techniques de microscopie de fluorescence classique et super-résolue (Illumination Structurée et PALM).
[1] Recruitment, Assembly and Molecular architecture of the SpoIIIE DNA pump revealed by superesolution microscopy.
Fiche JB, Cattoni DI, Diekmann N, Langerak JM, Clerte C, Royer CA, Margeat E, Doan T, Nöllmann. PLoS Biol. 2013 May;11(5):e1001557
[2] Super-resolution microscopy at a glance. Galbraith et al. 2011. Journal of Cell Science.
[3] A guide to super-resolution fluorescence microscopy. Schermelleh et al. 2010. Journal of Cell Biology Review.
[4] Single-molecule super-resolution imaging in bacteria. Cattoni DI, Fiche JB, Nöllmann M, 2012. Current Opinion in Microbiology15(6): 758.