Thèse Impact du Volume Nucléaire et de l'Architecture du Génome sur l'Évolution Cellulaire H/F - 33

Établissement : Université de Bordeaux
École doctorale : Sciences de la Vie et de la Santé
Laboratoire de recherche : Institut de Biochimie et Génétique Cellulaires
Direction de la thèse : Damien COUDREUSE
Début de la thèse : 2026-10-01
Date limite de candidature : 2026-05-20T23:59:59

La régulation du volume cellulaire est au coeur de la biologie des cellules vivantes. Volume et surface définissent non seulement la manière dont les cellules interagissent avec leur environnement, mais dictent également leur biochimie et leur organisation interne. Bien que de nombreuses études ont porté sur le contrôle homéostatique de la taille des cellules, le lien potentiel entre le volume cellulaire et l'évolution à long terme reste étonnamment inconnu. En utilisant une approche de biologie synthétique et d'évolution expérimentale chez la levure de fission, nous avons récemment démontré que le volume initial d'une cellule peut être un déterminant de sa trajectoire évolutive dans des conditions délétères. En effet, nous avons observé une spécificité de taille dans le processus d'adaptation aux niveaux phénotypique, génétique et mécanistique. Cependant, notre connaissance des voies moléculaires par lesquelles la taille d'une cellule façonne son évolution est limitée. Chez la levure à fission, le volume du noyau s'adapte à la taille de la cellule, maintenant un rapport nucléo-cytoplasmique robuste dans de nombreuses conditions. Cela nous a conduits à émettre l'hypothèse que la taille du noyau pourrait jouer un rôle dans la stratégie évolutive des cellules, et nos données préliminaires utilisant la technique de « chromosome conformation capture » corroborent cette idée. Ce projet se concentrera tout d'abord sur l'utilisation de méthodologies avancées pour évaluer le volume nucléaire dans nos modèles d'évolution expérimentale. Cela nous permettra ensuite d'étudier comment des processus liés à ce paramètre (allant de la modulation de l'architecture de la chromatine et ses conséquences sur l'évolution du génome et son métabolisme à des changements dans les propriétés physiques de l'espace nucléaire) modifient la façon dont les cellules s'adaptent à leur environnement. Ce travail représentera une direction de recherche nouvelle et originale sur les déterminants de l'évolution cellulaire, faisant le lien entre la morphologie des cellules, la dynamique du génome et l'adaptation. Étant donné l'importance et la diversité de la taille des cellules chez différentes espèces et dans des contextes pathologiques, nos résultats auront des implications pour un large éventail d'organismes et de conditions.

The proposed project builds on a recent study of the team (Jain et al., manuscript in preparation) showing that cells with distinct sizes display different evolutionary trajectories at the phenotypic, genetic and mechanistic levels when exposed to challenging environments. Our current working model is that differences in nuclear size alter both the properties of the nucleoplasm and chromatin organization, contributing to shape genome metabolism and evolution as cells adapt to deleterious conditions. This is a novel, original and emerging research theme in the group that will be led by the recruited student. Cellular adaptation is an essential process that affects all eukaryotic cells, from yeast to mammals, in both normal and pathological contexts. The work that we will perform in yeast will therefore also be highly relevant to more complex organisms and physiological states.

The objective of this project is to understand the mechanisms by which nuclear size may be determinant for the evolutionary trajectories of eukaryotic cells exposed to challenging conditions.

This research will be based on the use of fission yeast cells as a model system. Fission yeast is a well-known genetic model that has played a pioneering role in our understanding of central aspects of cell biology, including cell proliferation, genome dynamics, epigenetics and the control cell morphology. In addition to standard techniques in yeast genetics, molecular biology, biochemistry and live-cell imaging, the student will take advantage of state-of-the-art interdisciplinary methodologies that were either developed in the team (e.g. manipulation of yeast cells with a synthetic cell cycle control network; microfluidics coupled with high-resolution microscopy; microfluidic-based measurement of cell volume; experimental evolution) or in collaborating teams (e.g. genomic methods such as Hi-C, Chip-Seq, RNAseq; automated image analysis; particle tracking to evaluate the biophysical properties of the nucleoplasm).