Etude de l’hétérogénéité métabolique chez la bactérie Escherichia coli lors de sa croissance en mélange glucose/xylose

Lors de sa croissance, la bactérie Escherichia coli doit faire face à d’importantes fluctuations en termes de nature et de quantité des nutriments disponibles. L’utilisation de sources de carbone multiples se fait de façon séquentielle et induit des latences entre les consommations de chaque substrat appelé phase de transition. L’adaptation des cellules lors de ces phases de transitions a longtemps été regardé comme homogène au sein de la population, mais de récentes études ont suggéré des variations de phénotype entre cellules de la même population. Les mécanismes à l’origine de cette variabilité restent partiellement élucidés. Notre étude a porté sur l’adaptation des cellules lors d’une croissance sur un mélange glucose/xylose, d’intérêt dans un contexte de valorisation de la biomasse végétale. Nous avons mis en place une méthodologie d’étude permettant l’observation de la variabilité phénotypique d’une population d’Escherichia coli lors de sa croissance sur mélange glucose/xylose. L’application de cette méthodologie a permis de mettre en évidence le rôle central du facteur de transcription XylR dans le contrôle de la durée de la transition glucose/xylose. Ainsi la durée du temps de latence entre la consommation du glucose et du xylose a été montrée comme modulable et impactée par la disponibilité en XylR. Quand cette disponibilité est rendue insuffisante, une majorité des cellules ne parvient pas à mettre en place le nouveau programme métabolique, créant une hétérogénéité dans la population. Nous avons enfin exploré les propriétés phénotypiques des deux sous-populations et montré que les cellules non-adaptées entrent dans un état ressemblant à de la dormance. Nous avons également caractérisé les modifications du programme transcriptionnel lors de la transition glucose/xylose par une étude transcriptomique. Ces travaux ont fourni la première description exhaustive de la transition glucose/xylose et illustrent la possibilité de créer une bistabilité phénotypique dans une population en jouant sur la disponibilité d’un seul facteur de transcription. Escherichia coli, naturally living in the intestinal flora, is subject to large fluctuations in the nature and quantity of the nutrients availability. Multiple carbon sources are sequentially consume with cells exhibiting transition phases between each substrate consumption. Cellular adaptation during these transitional phases has long been considered homogeneous within the population, while recent studies sugge