Dynamique de l`agrégation protéique chez la bactérie Escherichia coli

!
!
!
!
!
!
ANNE$SOPHIE*COQUEL*
!
!
!
!
DYNAMIQUE!DE!L’AGREGATION!PROTEIQUE!!
CHEZ!LA!BACTERIE!ESCHERICHIA(COLI(
(
(
(
(
THESE**
PRESENTEE*DEVANT*L’INSTITUT*NATIONAL*DES*SCIENCES*APPLIQUEES*DE*LYON*(INSA)*
*
POUR*OBTENIR**
LE!GRADE!DE!!DOCTEUR!!
!
DANS*LA*SPECIALITE*INFORMATIQUE*
ECOLE*DOCTORALE*INFO$MATHS*(EDA*512)*
*
*
*
SOUTENUE*LE*16*NOVEMBRE*2012*DEVANT*LE*JURY*COMPOSE*DE*
*
*
*
*
DR!OLIVIER!GANDRILLON*RAPPORTEUR***UMR5534,*LYON*
DR!CHARLES!KERVRANN*RAPPORTEUR***INRIA,*RENNES*
PR!GUILLAUME!BESLON*EXAMINATEUR***INSA,*INRIA,*LYON*
DR!LIONEL!MOISAN* * EXAMINATEUR***CNRS*UMR8145,*PARIS*
DR!ABRAM!AERTSEN** EXAMINATEUR** * UNIVERSITE*CATHOLIQUE,*LEUVEN*
DR!HUGUES!BERRY* * DIRECTEUR*DE*THESE** INRIA,*LYON*
DR!ARIEL!LINDNER* * DIRECTEUR*DE*THESE** INSERM*U1001,*PARIS*
*
Cette thèse est accessible à l'adresse : http://theses.insa-lyon.fr/publication/2012ISAL0108/these.pdf
© [A-S. Coquel], [2012], INSA de Lyon, tous droits réservés

Cette thèse est accessible à l'adresse : http://theses.insa-lyon.fr/publication/2012ISAL0108/these.pdf
© [A-S. Coquel], [2012], INSA de Lyon, tous droits réservés

Remerciements
Je tiens tout d’abord à remercier mes deux directeurs de thèse Hugues Berry et Ariel Lind-
ner, pour m’avoir fait confiance dans ce projet et m’avoir donné la possibilité de réaliser cette
thèse.
J’exprime également mes remerciements à Olivier Gandrillon et Charles Kervrann pour avoir
accepté d’être rapporteurs de cette thèse, ainsi que Guillaume Beslon, Lionel Moisan et Abram
Aertsen pour en être les examinateurs.
Je remercie tous mes collègues de l’INSERM U1001 et de l’équipe Beagle-INRIA pour avoir
été là dans les moments de doute, pour le support technique, leurs conseils et leur expérience et
pour tous les bons moments passés ensemble à déguster des pâtisseries ou organiser une raclette
party.
Je remercie également toutes les personnes avec lesquelles j’ai eu l’occasion de collaborer.
Merci à Fatima Gasset-Rosa et Rafael Giraldo, Thomas Julou, Mariella Dimiccoli, Maël Primet,
Jean-pascal Jacob, Sander Govers, pour nos discussions, leur patience et leur gentillesse.
Pour leurs encouragements et leur soutien, je remercie, Olivier Détour, ma famille et mes
ami(e)s qui ont toujours cru en moi et m’ont poussée à surfer sur la vague.
Pour les relectures et son avis de non-scientifique, je remercie un scénariste qui saura se
reconnaître, et qui a trouvé une certaine poésie dans ce manuscrit scientifique.
Ces remerciements ne seraient pas complets si je ne remerciais pas les WOD et l’équipe de
la box Reebok CrossFit Louvre ainsi que les cours et coaches du CMG Denfert qui m’ont permis
de souffler au cours de mes journées de rédaction.
Cette thèse est accessible à l'adresse : http://theses.insa-lyon.fr/publication/2012ISAL0108/these.pdf
© [A-S. Coquel], [2012], INSA de Lyon, tous droits réservés

Cette thèse est accessible à l'adresse : http://theses.insa-lyon.fr/publication/2012ISAL0108/these.pdf
© [A-S. Coquel], [2012], INSA de Lyon, tous droits réservés

Résumé
L’agrégation protéique joue un rôle clé dans la dégénérescence cellulaire et est notamment
reliée à de nombreuses maladies humaines en lien avec le vieillissement telles que les maladies
d’Alzheimer et Parkinson ou encore la maladie du prion. Chez la bactérie Escherichia coli, l’ac-
cumulation de dommages sous forme d’agrégats protéiques et leur ségrégation asymétrique au
pôle ont permis de démontrer des signes de vieillissement.
Cette thèse s’est concentrée sur l’étude de la dynamique spatiale des agrégats protéiques in vivo
chez la bactérie E. coli. Les agrégats protéiques peuvent être classifiés comme corps d’inclusion
dont on dit souvent qu’ils sont amorphes ou comme amyloïdes dont le niveau de structuration est
très élevée par la présence de nombreux feuillets β. Combinant une double approche théorique
et expérimentale, basée sur la modélisation et la microscopie time-lapse et microfluidique, nous
avons étudié le mécanisme gouvernant le mouvement des agrégats protéiques et la transmission
verticale d’agrégats de type prionoide sur plusieurs dizaines de générations.
Nos résultats indiquent clairement que les agrégats protéiques sont régis par un mouvement Brow-
nien de diffusion avec un coefficient de diffusion dépendant de la taille de la molécule. L’étude de
protéinopathie amyloïde a démontré l’existence de lignages propageant deux types d’agrégats :
globulaire ou en forme de "comet-like". Les lignées présentant les agrégats sous forme globulaire
indiquent une augmentation de la taille des agrégats jusqu’à inhibition de la division cellulaire
tandis que la forme "comet-like" est moins préjudiciable à la croissance. Nous avons également
observé à faible fréquence des lignées contentant les deux types d’agrégats avec un changement
de type d’agrégat. A partir d’un agrégat gobulaire, des agrégats "comet-like" peuvent naître.
Mots clés : agrégation protéique, Escherichia coli, diffusion, prionoide, croissance.
Cette thèse est accessible à l'adresse : http://theses.insa-lyon.fr/publication/2012ISAL0108/these.pdf
© [A-S. Coquel], [2012], INSA de Lyon, tous droits réservés