Résumé
Myxococcus xanthus, une bactérie prédatrice gram-négative naturellement présente dans les sols, s’assemble sous forme de colonies multicellulaires pour attaquer collectivement d'autres microorganismes. Le processus de prédation chez M.xanthus, et spécifiquement la recherche et la destruction progressive des proies, s'effectue par une invasion progressive de la surface, bien en dehors du périmètre initiale de la colonie Le déplacement de M. xanthus est contrôlé par deux machines moléculaires génétiquement indépendantes et promouvant deux types distincts de motilité . La motilité dite “aventureuse” (A) caractérise le mouvement de cellules individuelles à la recherche de nourriture, et la motilité dite "sociale'' (S) qui caractérise le mouvement collectif de grands groupes de cellules à l’arrière du front d'invasion. Jusqu'à présent, il n’était pas clair comment le mouvement d'une seule cellule pouvait influencer la pénétration ainsi que l’infiltration au sein des colonies de proies, et en particulier, quels sont les rôles respectifs des systèmes de motilité aventureuse (A-) et sociale (S-) dans ce processus. Dans cette thèse, nous avons développé une méthode de microscopie et d'analyse d'image pour suivre la dynamique de cellules individuelles de M. xanthus et de ses proies pendant la prédation. Plus précisément, une méthode d'imagerie de type “timelapse” à grande échelle et haute résolution spatiale a été utilisée pour suivre les trajectoires de milliers de bactéries individuelles pendant le processus de prédation. Une e méthode basée sur l'intelligence artificielle a été utilisée pour la segmentation sémantique automatique, et plusieurs algorithmes ont été développés pour reconstruire les trajectoires 2D des cellules M. xanthus en mouvement. Ce travail nous a ainsi permis d’étudier les rôles respectifs des systèmes de motilité de types A et S et leurs interactions pendant la prédation de M. xanthus sur Escherichia coli. Nous avons ainsi pu distinguer différents types de groupes de cellules selon leurs tailles et leurs distributions spatiales. Il est intéressant de noter que le nombre et le comportement de ces groupes de cellules dépendent du système de motilité employé. En particulier, la motilité de type A joue un rôle clé dans l' orientation dynamique des groupes de cellules pendant la prédation. Enfin, les motilités de types A et S mènent de manière synergique à la destruction des proies. Afin d'étudier si des programmes transcriptionnels spécifiques au sein et entre les groupes de cellules sont à l'origine de leur comportement dynamique, nous avons également développé une approche permettant d'explorer l’expression de gènes d’intérêt dans des cellules individuelles de M. xanthus au sein d’une colonie prédatrice tout en préservant son intégrité spatiale. Pour cela, nous avons adopté une approche RNA-FISH permettant de marquer les gènes d'intérêt dans des cellules fixées. Enfin, nous avons exploré par une dernière approche comment les cellules mobiles de M. xanthus se déplacent à travers les obstacles pendant la prédation. Plus précisément, afin d'éclaircir le mécanisme de motilité de M. xanthus au sein des colonies de prédateurs, nous avons développé une approche corrélative AFM-microscopie optique qui nous a permis de vérifier si le mouvement des cellules est affecté par des signaux mécaniques.