Le contrôle de la division chez les

bactéries

Lydia Robert (INRA MICALIS & Laboratoire Jean Perrin)

Avril 2014

yazdi et al. (2012)Stewart et al. (2005)

Le cycle cellulaire bactérien

oriC

ter

Le modèle de Donachie : l’initiation de la réplication à masse constante

C Period D PeriodB PeriodT

ime

(min

)

Doubling time (min)

C+D

C

D

Multi-fork replicationSchaechter, Maaloe, Kjelgaard. 1958

Cooper & Helmsetter1968

Simulation ccycle

Cel

lmas

s

Time (min)

Le modèle de Donachie : l’initiation de la réplication à masse constante

Applet4.jar

Donachie 1968

Le modèle de Donachie remis en questionL’initiation à masse constante : vrai ou pas?

Wold et al. 1994 Bates et al. 2005

Quel lien entre l’initiation de la réplication et la division ?

Mutants avec altération de l’initiation: compensation dans la durée de réplication?

Le contrôle spatio-temporel de la division chez E. coli

Le système min

Occlusion du nucleoid

- Mulder & Woldringh 1989- Discovery of Slma/Noc proteins(Wu 2004; Bernhardt 2005)

From Männik et al 2012.

Le contrôle spatio-temporel de la division chez B.subtilis

Wu et al. 2011

Effet de l’initiation de la réplicationHarry et al.

Comment la cellule décide-t-elle de se diviser ?

Horloge interne ? mesure de taille?

OU

Les modèles mathématiques de croissance-division

2 Classical PDE models

The « timer » model : the division rate is age-dependent, size-independent

The « sizer » model: the division rate is size-dependent, age-independent

Age = time elapsed since birth

How does the bacterial cell decide to divide?

Is division triggered by a « timer »

or « sizer » mechanism ?

With Marie Doumic, Marc Hoffmann, Nathalie Krell

Data from Stewart et al. (2005) & Wang, Robert et al. (2010)

Testing the « timer » and « sizer » models

DATA

Age-size distribution simulated withthe « timer » model

Age-size distribution simulated withthe « sizer » model

Estimation of Estimation of

Estimation of the experimentalage-size distribution

Age (min)

Siz

e (µ

m)

Age (min)S

ize

(µm

)Age (min)

Siz

e (µ

m)

Doumic et al. 2011

Doumic et al. 2012

The « timer » model does not fit the data

DATA

SIMULATIONS of the TIMER model

Stewart et al. Wang, Robert et al.

Age (min)

Siz

e (µ

m)

Age (min)

Siz

e (µ

m)

Age (min)

Siz

e (µ

m)

Age (min)

Siz

e (µ

m)

The « timer » model is sensitive to biologically irrelevanthypotheses

Unrealistic for any exponentially growing organism

Various assumptions on the growth law of very small and very large cells

The « sizer » model fits the data well

DATA

SIMULATIONS of the SIZER model

Stewart et al. Wang, Robert et al.

Age (min)

Size (µm)

Size (µm)

Age (min)

Age (min)

Age (min)

Age (min)

Age (min)S

ize

(µm

)S

ize

(µm

)

Siz

e (µ

m)

Siz

e (µ

m)

Le modèle « Sizer »

Estimation

Simulation

Marie Doumic, Marc Hoffmann, Nathalie Krell

Stéphane Aymerich, Didier Chatenay, Jérôme Robert, Marina Elez

Acknowledgments

… And thank you for your attention !