Soutenance de thèse de MAILLE Camille
Titre de thèse
Interconnexion de systèmes chimiosenseurs dans la régulation des transitions collectives bactériennes
Connected chemosensory systems control collective transitions in bacteria swarms
Résumé de la thèse
Dans la nature, les micro-organismes doivent sans cesse lutter pour accéder aux nutriments et résister à des conditions hostiles. L'adoption d'une organisation multicellulaire constitue une stratégie clé pour leur survie. Myxococcus xanthus, bactérie sociale du sol, se déplace en cohorte et adopte des comportements collectifs qui lui confèrent un avantage écologique majeur : sa prédation coopérative en fait un prédateur dominant, et son développement en corps fructifères assure sa survie dans des environnements défavorables. Ces comportements reposent sur une structuration du collectif en réponse à des signaux moléculaires mais aussi mécaniques. Ces derniers, correspondant aux tensions rencontrées dans les zones de congestion cellulaire, entraînent une réponse régulée en function des conditions environnementales. En conditions favorables, ils stimulent les réversions cellulaires pour résoudre les encombrements et maintenir une organisation bidimensionnelle, assurant une motilité efficace. En conditions de carence, leur absence de résolution conduit à la formation de monticules de cellules, initiant la formation des corps fructifères. Ces signaux sont relayés au système Frz, régulateur essentiel de la fréquence des réversions. Sa localisation au niveau de l'ADN suggère l'existence d'intermédiaires dans cette cascade moléculaire. Cette étude démontre que le système Dif, connu pour réguler positivement la biosynthèse des exopolysaccharides (EPS) nécessaires à la motilité sociale, participe également à cette voie de signalisation. L'inactivation de Dif entraîne une forte accumulation de zones de congestion non résolues et un défaut de réversion, révélant son rôle dans la transmission de signaux mécaniques vers Frz. Ce contrôle ne serait pas assuré par les deux régulateurs de réponse connus de la voie Dif, EpsW et DifD, mais par un troisième régulateur de réponse. Ainsi, le système Dif apparaît central dans l'organisation collective de M. xanthus, en intégrant régulation de l'EPS et perception de signaux mécaniques pour assurer une motilité coordonnée et structurée.
Thesis resume
In nature, microorganisms must constantly struggle to access nutrients and withstand hostile conditions. The adoption of a multicellular organization constitutes a key strategy for their survival. Myxococcus xanthus, a social soil bacterium, moves in cohorts and displays collective behaviors that provide a major ecological advantage: its cooperative predation makes it a dominant predator, and its development into fruiting bodies ensures survival in unfavorable environments. These behaviors rely on collective structuring in response not only to molecular signals but also to mechanical cues. The latter, corresponding to tensions arising in zones of cellular congestion, trigger a regulated response depending on environmental conditions. Under favorable conditions, they stimulate cellular reversals to resolve congestion and maintain a two-dimensional organization, thereby ensuring efficient motility. Under starvation, the lack of congestion resolution leads to the formation of cell mounds, initiating fruiting body development. These signals are relayed to the Frz system, an essential regulator of reversal frequency. Its localization at the DNA level suggests the existence of intermediates in this signaling cascade. This study demonstrates that the Dif system, known to positively regulate the biosynthesis of exopolysaccharides (EPS) required for social motility, also participates in this signaling pathway. Inactivation of Dif results in strong accumulation of unresolved congestion zones, highlighting its role in transmitting mechanical cues to Frz. This control does not appear to be mediated by the two known response regulators of the Dif pathway, EpsW and DifD, but by a third response regulator. Thus, the Dif system emerges as a central player in the collective organization of M. xanthus, integrating EPS regulation and mechanical signal sensing to ensure coordinated and structured motility.