Physiologie cellulaire microbienne
[BBMC2107]
[36h + 18h] 5 crédits
Enseignants : Stephan Declerck, Michel Ghislain, Bernard Hallet, Pascal Hols, Pierre Morsomme
Langue d'enseignement : Français
Niveau : Second cycle
Objectifs (en termes de compétences)
Objet de l'activité (principaux thèmes à aborder)
1 La biosynthèse de l'enveloppe microbienne et son rôle fonctionnel : " le microorganisme dans l'espace "L'enveloppe microbienne joue un rôle clé dans le maintien de la forme et dans la résistance à la pression osmotique. Cette coque protectrice est le siège de multiples processus moléculaires complexes (ex :transport des métabolites, sécrétion des protéines, capture des stimuli extracellulaires. De plus, l'enveloppe microbienne joue le rôle d'interface avec l'environnement extérieur et elle est le siège de nombreuses interactions : bactéries-bactéries (ex. capture d'ADN, formation de biofilm), bactéries-cellules eucaryotes (ex. adhésion, stimulation du système immunitaire) et bactéries-molécules inhibitrices (ex. bactériocines, antibiotiques)Les thèmes abordés dans cette section sont les suivants : Structure fine, composition et voies de biosynthèse/dégradation des parois microbiennes. Les mécanismes moléculaires de l'interaction/résistance avec les bactériocines et les antibiotiques affectant la biosynthèse de l'enveloppe. Les interactions bactéries-cellules eucaryotes dans l'adhésion et la stimulation du système immunitaire Les mécanismes moléculaires des diverses voies de sécrétion des protéines et leurs post-modifications. Les mécanismes moléculaires de capture des stimuli environnementaux.Ces thèmes seront traités dans la mesure du possible grâce aux informations fournies par la génomique descriptive et fonctionnelle. Les applications biotechnologiques et médicales seront également abordées.
2- Les mécanismes moléculaires du cycle cellulaire microbien : " le microorganisme dans le temps "Le cycle cellulaire bactérien implique un couplage spatio-temporel de plusieurs processus conduisant à la duplication et la ségrégation du matériel génétique, et à la croissance et la division de la cellule. Ces processus affectent des sites déterminés de la cellule et sont orchestrés par des mécanismes moléculaires complexes. Les thèmes abordés dans cette section sont les suivants : la structure du génome bactérien. le compactage de l'ADN et l'organisation structurale du nucléoïde. la réplication et la ségrégation du matériel génétique. le contrôle intracellulaire de l'élongation et de la division cellulaire. Ces thèmes sont traités sur base de connaissances actuelles élaborées à partir de systèmes modèles. Des particularités du cycle cellulaire de certains microorganismes seront abordées. Les stratégies développées chez les bactéries seront également comparées à celles des archae et des eucaryotes unicellulaires (ex. Saccharomyces cerevisiae et Schizosaccharomyces. pombae)
3-Le métabolisme microbien, son contrôle et sa manipulation à des fins biotechnologiques : " la domestication des microorganismes "Les processus métaboliques de bio-transformation réalisés par les microorganismes joue un rôle clé dans le maintien de l'équilibre des écosystèmes sur notre planète (ex. détoxication des polluants d'origine naturelle ou humaine dans le sol et les milieux aquatiques). De plus, les microorganismes ont été exploités depuis des millénaires pour la bio-préservation des aliments (fermentation lactique et alcoolique). Enfin, l'exploitation des microorganismes à grande échelle et de manière contrôlée est critique pour la production de bio-molécules utilisées dans l'industrie chimique, agroalimentaire et pharmaceutique (acides aminés, éthanol, acides organiques, composés aromatiques, antibiotiques, ) Les thèmes abordés dans cette section sont les suivants : Bio-contrôle du métabolisme bactérien dans les processus fermentatifs et en bio-remédiation des sols pollués. Manipulation génétique des voies métaboliques des microorganismes d'intérêt industriel (la levure, les bactéries lactiques, corynébactéries, Zymomonas sp., ) pour la production de métabolites simples (ex. acides aminés, éthanol, lactate) et complexes (ex. vitamines, exopolysaccharides, polykétides). Reconstruction métabolique in silico et modèles prédictifs (cinétiques et contraints).