Doctorat en Physique des Systèmes Vivants (H/F)

Sujet de thèse :
Les microalgues sont des organismes vivants qui jouent un rôle clé dans l'environnement et peuvent également être utilisées pour la séquestration du CO2. Dans l'équipe Physique multi-échelles des systèmes vivants au laboratoire de physique de l'ENS (LPENS, UMR 8023) nous cherchons notamment à comprendre leur mouvement collectif ainsi que leur comportement individuel en réponse à la lumière (phototaxie). Nous proposons un sujet de thèse visant à mieux caractériser le mécanisme par lequel la micro-algue unicellulaire Chlamydomonas reinhardtii navigue dans des champs lumineux. Bien qu'essentielle pour ces micro-organismes, la phototaxie reste un processus mal compris. En particulier, nous étudierons comment le signal lumineux dynamique arrivant sur l'eyespot (le détecteur de lumière de la cellule) est interprété par la cellule pour se réorienter dans la bonne direction grâce au battement différentiel de ses deux flagelles. Cette étude sera basée sur des techniques de microscopie permettant de visualiser en même temps l'eyespot et le corps de la cellule lorsqu'elle nage dans des champs lumineux bien contrôlés (statiques et dynamiques). Nous établirons ensuite une corrélation entre le mouvement et la réorientation du corps et le signal lumineux sur l'eyespot, et nous construirons un modèle théorique pour expliquer les observations expérimentales. L'originalité de cette étude réside dans l'utilisation de sources lumineuses multiples (Fig. 1C), contrairement à toutes les études physiques sur la phototaxie qui, jusqu'à présent, n'utilisaient qu'une seule source lumineuse.
Dans ce projet, l'étudiant utilisera la microscopie vidéo, des techniques basiques d'optique, des techniques microfluidiques, de l'analyse d'images et de données, et appliquera des concepts théoriques issus des processus stochastiques et de la physique statistique. L'étudiant aura également l'occasion de travailler sur les comportements collectifs induits par la phototaxie dans des populations de ces micro-algues.
Contexte :
L'équipe Physique multi-échelles des systèmes vivants possède une expertise de longue date dans la micro-manipulation de molécules uniques d'ADN. Au cours des dernières années, de nouveaux domaines de recherche axés sur la physique des comportements collectifs chez les micro-algues motiles, des communautés bactériennes, et l'induction du destin cellulaire dans l'embryon de poisson zèbre en développement ont aussi été initiés au sein de l'équipe. Pour tous ces systèmes modèles étudiés, les projets de recherche développés par l'équipe visent à faire le lien entre expériences et modèles théoriques. Le candidat retenu bénéficiera d'un environnement scientifique propice à des projets de recherche collaboratifs à l'interface entre la physique et la biologie, puisque l'équipe Physique multi-échelle des systèmes vivants est affiliée à la fois au Département de Physique et au Département de Biologie de l
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