Soutenance de François Lienard

L’efficacité et la robustesse avec lesquelles la cellule lit l’information génétique nécessaire pour effectuer une tâche suggère que son noyau possède une organisation spatio-temporelle propice pour accomplir cette prouesse. La communauté scientifique a beaucoup progressé ces trente dernières années dans la compréhension de cette organisation grâce aux techniques de microscopie et génomiques. Néanmoins, même si l’organisation spatiale du noyau est de mieux en mieux connue, il reste difficile d’étudier les liens entre les différentes échelles et les processus biologiques. La dynamique interne du noyau se déroule sur des échelles spatiales allant du nanomètre au micromètre, et sur des échelles temporelles allant de la dizaine de microsecondes à plusieurs centaines de minutes, tout ça dans un environnement complexe, justifiant qu’aucune technique ne soit parfaitement adaptée. C’est donc d’abord dans le but d’élaborer une technique complémentaire pour étudier la dynamique interne du noyau que ce projet trouve sa motivation. Nous avons choisi la diffusion dynamique de la lumière (DDL) car cette méthode offre la possibilité de suivre des processus sur de larges gammes temporelles sur des échelles sub-micrométriques, de façon globale et non invasive.

Le principe consiste à envoyer un faisceau laser dans le noyau d’une cellule puis à détecter les variations de l’intensité lumineuse diffusée. Ces variations ont pour origines des processus biologiques internes au noyau ; elles en sont la trace temporelle et elles sont mesurées sous forme de temps de corrélation. La difficulté dans la mesure de ces temps provient du caractère non-stationnaire de l’intensité diffusée dû à l’aspect hors-équilibre du noyau. Pour mesurer ces temps de corrélation nous avons mis en place une nouvelle méthode d’analyse appelée « Temps-Laplace Multi-échelle » reposant sur l’algorithme CONTIN.

Grâce à cette méthode, nous avons pu analyser la dynamique interne du noyau de deux lignées cellulaires : les cellules HeLa et les cellules F9. Nous nous sommes intéressés en particulier à la dynamique du noyau d’une cellule HeLa dans différentes conditions de cultures. Nos expériences montrent que la dynamique interne du noyau d’une cellule vivante peut se décomposer en trois dynamiques : i) Des temps de corrélation rapides, 10-3-10-1 s, qui sont soupçonnés d’être associés à des processus fondamentaux et actifs dans le noyau, ii) des temps de corrélation moyens 0,1 - 1 s, potentiellement dus à la diffusion de complexes protéiques ou de gros objets, iii) des temps de 10 - 200 s, probablement dus à la diffusion de la fibre de chromatine dans le noyau. Nous verrons que ces caractéristiques se retrouvent pour les deux lignées cellulaires HeLa et F9. Deux constats ressortent de nos expériences : On observe des variations d’intensité des temps de corrélation au cours du cycle cellulaire, mais l’évolution de ces temps semble surtout dominée par les conditions de culture des cellules.