Doctorant en biophysique (H/F)

Description du Poste

Sujet De Thèse

Titre : Couplage entre photosynthèse et motilité par glissement chez la microalgue Chlamydomonas reinhardtii : étude expérimentale et modélisation des dynamiques bistables

Contexte scientifique : Les microorganismes photosynthétiques jouent un rôle majeur dans les cycles biogéochimiques et constituent des modèles privilégiés pour comprendre les mécanismes d'adaptation des systèmes vivants à leur environnement. Parmi eux, la microalgue unicellulaire Chlamydomonas reinhardtii est considérée comme un organisme modèle en biophysique grâce à sa capacité à combiner motilité active, perception lumineuse et photosynthèse [1].
Si la nage et la phototaxie ont été largement étudiées, un mode de déplacement particulier demeure encore mal compris : la motilité par glissement (ou « gliding ») [2]. Lorsqu'elles sont en contact avec une surface, les micro-algues peuvent se déplacer le long de leur axe principal grâce à l'interaction entre les flagelles et le substrat. Des résultats préliminaires obtenus au laboratoire révèlent que dans leur motilité en glissement les micro-algues n'effectuent pas un déplacement continu mais alternent entre deux positions spatiales préférentielles. Cette dynamique évoque un comportement bistable, similaire à celui observé dans d’autres contextes, dont l'origine physique et biologique demeure inconnue [3]. En parallèle, plusieurs travaux suggèrent que la photosynthèse [4] pourrait influencer directement les réponses motrices de la cellule, mais aucun lien quantitatif n'a encore été établi entre l'état bioénergétique d'une cellule individuelle et sa dynamique de glissement.
Cette thèse vise à combler cette lacune en étudiant simultanément la motilité et l'activité photosynthétique à l'échelle de la cellule unique.

Problématique scientifique :
- Quels paramètres lumineux contrôlent l'apparition de comportements bistables lors du glissement ?
- Existe-t-il une corrélation entre cette bistabilité et l'état photosynthétique de la cellule ?
- Comment intégrer les processus bioénergétiques dans une description physique quantitative de la motilité ?

Objectifs de la thèse :
1) Caractériser quantitativement la bistabilité du glissement
Le/La doctorant(e) étudiera les trajectoires de cellules glissantes soumises à différents régimes lumineux afin de (i) déterminer les conditions d'apparition de la bistabilité ; (ii) mesurer les temps de résidence dans chaque état ; (iii) quantifier les distributions de vitesse et de position ; (iv) construire des diagrammes de phase en fonction des paramètres lumineux.
2) Développer une mesure de la photosynthèse à l'échelle de la cellule unique
La thèse participera au développement d'une plateforme expérimentale combinant microscopie, suivi automatique de cellules et fluorométrie PAM (Pulse Amplitude Modulation). Cette instrumentation permettra de mesurer en temps réel des paramètres photosynthétiques tels que le rendement effectif de la photosynthèse.
3) Établir un modèle couplant bioénergétique et motilité
À partir des données expérimentales, le/la doctorant(e) développera des modèles décrivant les transitions entre états de glissement, l'influence de la lumière sur la dynamique cellulaire et le rôle de l'état photosynthétique comme variable interne gouvernant la motilité.

Approche méthodologique : - Culture de micro-algues - Préparation d'échantillons pour microscopie - Microscopie optique - Suivi automatique de trajectoires cellulaires - Traitement d'images - Analyse statistique de trajectoires et extraction de paramètres quatitatifs - Développement d'un système de fluorométrie PAM adapté aux cellules mobiles - Processus stochastiques, équations de Langevin, inférence de modèles à partir des données expérimentales.

Profil recherché : Master 2 ou diplôme équivalent en Physique, Biophysique, Physique statistique, ou Physique appliquée.
Une expérience dans la culture cellulaire et la description des systèmes dynamiques est exigée. Des compétences en programmation scientifique (Python, Matlab ou équivalent), analyse de données et instrumentation expérimentale seront appréciées.
Une forte motivation pour les approches interdisciplinaires à l'interface entre physique et biologie est attendue.

Documents requis : CV, lettre de motivation et une à deux lettres de recommandation.

Références :
[1] Jeanneret, R. et al. Eur. Phys. J. Spec. Top. 225, 2141–2156 (2016)
[2] Till, S. et al. Phys. Rev. Res. 4, L042046 (2022)
[3] Brückner, D. B. et al. Nat. Phys. 15, 595–601 (2019)
[4] Baker, N. R. Annu. Rev. Plant Biol. 59, 89–113 (2008)

Votre Environnement de Travail

Le Laboratoire Ondes et Matière d’Aquitaine, LOMA, est rattaché au CNRS et à l’Université de Bordeaux. Ses activités de recherche visent à explorer et à caractériser les propriétés physiques de la matière des points de vue fondamental et appliqué, théorique et expérimental. Il dispose d’une visibilité internationale en Physique de la Matière Molle et de la Matière Condensée, en Photonique, en Science des Matériaux, et en Biophysique. Cette palette thématique le positionne à la croisée des chemins entre la physique, la chimie, la biologie et les mathématiques, tissant ainsi des liens pluri et interdisciplinaires entre différentes disciplines depuis la recherche fondamentale jusqu’au transfert technologique.

Les axes centraux de recherche du LOMA sont articulés autour de trois grandes équipes : Matière Molle et Biophysique (MMB), Photonique et Matériaux (PM), et Théorie de la Matière Condensée (TMC). Le/La doctorant(e) intègrera l’équipe MMB.

Rémunération et avantages

Rémunération

La rémunération est d'un minimum de 2300,00 € brut mensuel

Congés et RTT annuels

44 jours

Pratique et Indemnisation du TT

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