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Résumé :

À mesure que la taille et la complexité des circuits génétiques synthétiques augmentent, ils deviennent progressivement trop lourds pour une seule cellule. Par conséquent, de nombreux circuits génétiques de modèles réduits sont facilement perdus par sélection négative lorsque les organismes modifiés sont exposés à des environnements plus stressants. En revanche, les systèmes naturels sont capables de réaliser des programmes beaucoup plus importants en utilisant des mécanismes de régulation complexes pour contrôler les coûts d'expression. Ils y parviennent en combinant le contrôle temporel de l'expression des gènes et la distribution spatiale des fonctions dans les systèmes multicellulaires. Dans ce travail, nous développerons des méthodes expérimentales et théoriques pour mesurer le coût du maintien et de l'exécution des circuits génétiques synthétiques à l'intérieur des cellules. Les modèles quantitatifs seront utilisés pour choisir les architectures de conception les plus économiques (avec le moins de compétition de ressources) pour implémenter un circuit génétique avec une fonction spécifique. Les conceptions de circuits seront étudiées dans différentes conditions de croissance et de stress afin d'évaluer la relation entre les coûts calculés et la stabilité évolutive à long terme des circuits. Ces analyses permettront de déterminer la limite supérieure de la taille des circuits à partir de laquelle il serait plus efficace de les répartir entre plusieurs cellules d'une communauté. Nous prévoyons que les résultats de ce travail auront des implications clés non seulement pour la mise à l'échelle des circuits génétiques synthétiques, mais aussi pour la compréhension des fonctions de l'écosystème dans les communautés microbiennes ou de la division du travail dans les organismes multicellulaires.

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