Thèse Cellules Synthétiques (MSCA DN SigSynCell) H/F

Sujet de thèse :
Les solutions biotechnologiques actuelles basées sur les cellules vivantes présentent des limites intrinsèques, à savoir que les cellules sont soumises au processus aléatoire de l'évolution naturelle, ce qui constitue un inconvénient majeur pour les applications technologiques. Les biotechnologies doivent également démontrer qu'elles peuvent s'intégrer dans les cycles de vie environnementaux pour devenir des options durables.
La construction de cellules synthétiques apparaît donc comme une nouvelle biotechnologie révolutionnaire qui peut surmonter les limites des solutions biotechnologiques actuelles. Les premières formes de vie sont apparues spontanément à partir de la matière non vivante dans le cadre de processus prébiotiques impliquant l'auto-assemblage, l'auto-organisation et la réactivité chimique élémentaire dans des espaces confinés.
Nous disposons aujourd'hui en laboratoire des outils nécessaires pour étudier ces processus et élucider leur rôle dans les systèmes vivants. Nous sommes donc à l'heure où nous pouvons trouver et mettre en œuvre un cadre générique pour la construction de systèmes cellulaires à partir de principes de base et de briques élémentaires.
Dans le consortium SIGSYNCELL, nous voulons développer des cellules synthétiques en tant que systèmes ayant les caractéristiques clés des systèmes vivants : leur capacité à interagir avec leur environnement. Dans un environnement de laboratoire, les cellules et l'environnement peuvent être entièrement modifiés pour contrôler et développer progressivement la complexité des systèmes cellulaires synthétiques.

Dans ce projet de thèse, nous proposons d'imiter le processus de récupération d'énergie des cellules par le biais de la lumière et des réactions chimiques. Notre objectif est d'alimenter des réactions chimiques à l'intérieur d'un microcompartiment en utilisant des ressources présentes à l'extérieur du compartiment. Nous construirons des microcompartiments en microfluidique et les fonctionnaliserons avec des enzymes dont les activités dépendent des produits chimiques de la phase externe (par exemple NADH/NAD+). Nous construirons des systèmes actifs où la consommation des ressources est déclenchée par la photoactivation. Nous assemblerons des systèmes réactifs avec l'auto-assemblage de l'unité fonctionnelle induit par photoactivation (N. Martin, CNRS) et en utilisant des optoPores conçus pour importer les molécules d'intérêt (détachement et collaboration à l'Université de Muenster).

Contexte :
SIGSYNCELL est un réseau doctoral financé par la Commission européenne via les actions Marie Sklodowska-Curie (MSCA), dont l'objectif est la formation par la recherche. Il s'agit d'un consortium regroupant une douzaine de partenaires académiques européens, ainsi que des entreprises privées, coordonné par le CNRS à Bordeaux (F).