Impact of cell volume on the evolutionary strategies of eukaryotic cells (Influence du volume cellulaire sur les stratégies evolutives des cellules eucaryotes) Jain, Akanksha - (2024-11-22) / Université de Rennes Impact of cell volume on the evolutionary strategies of eukaryotic cells Accéder au document :  https://ged.univ-rennes1.fr/nuxeo/site/esupversion...

Langue : Anglais Directeur(s) de thèse:  Coudreuse, Damien Discipline : Biologie cellulaire, biologie du développement Laboratoire :  IGDR Ecole Doctorale : SVS Classification : Sciences de la vie, biologie, biochimie Mots-clés : Volume cellulaire, Adaptation et evolution, Stress hyperosmotique, Dynamique du genome, Évolution expérimentale, Levure de fission Taille cellulaire Évolution (biologie) Cellules eucaryotes  - Effets du stress Schizosaccharomyces pombe

Résumé : Le volume cellulaire est une caractéristique fondamentale des cellules vivantes. Chez les eucaryotes, la taille des cellules est un trait phénotypique hautement contrôlé qui module la biochimie intracellulaire, délimite l'interaction des cellules avec leur environnement et joue un rôle dans la taille des organismes multicellulaires. Le volume cellulaire est intimement lié à la prolifération, et de nombreux processus couplant la taille des cellules et la progression du cycle cellulaire ont été identifiés, assurant ainsi l'homéostasie du volume des cellules à l’échelle de la population. Cependant, malgré la conservation des mécanismes centraux de régulation du cycle de division, la taille des cellules peut varier de plusieurs ordres de grandeur entre les espèces. Le volume cellulaire pourrait donc être le produit de contraintes évolutives tout en contribuant directement aux stratégies d'adaptation des cellules eucaryotes. Au cours de ma thèse, j'ai étudié si le volume initial d'une cellule joue un rôle dans sa trajectoire évolutive dans des environnements délétères. À cette fin, j'ai utilisé un modèle unique chez la levure de fission me permettant de générer des populations distinctes de cellules génétiquement identiques mais avec des volumes cellulaires moyens différents. En utilisant un stress hyperosmotique comme modèle de pression de sélection, j'ai combiné cette approche avec des méthodes d'évolution expérimentale pour déterminer l'influence de la taille des cellules sur l'évolution de ces populations. De manière remarquable, mes études ont révélé une interaction entre le volume cellulaire et l'adaptation aux niveaux phénotypique, génétique et mécanistique. Mes résultats démontrent ainsi que la taille des cellules peut être un facteur clé d'adaptation, avec des implications pour les trajectoires évolutives des cellules eucaryotes exposées à des environnements défavorables. Abstract : Cell volume is a fundamental characteristic of living cells. In eukaryotes, cell size is a highly controlled phenotypic trait that modulates intracellular biochemistry, delineates the interaction of cells with their environment, and plays a role in the size of multicellular organisms. Cell volume is intimately linked to cell proliferation, and several processes have been identified that couple cell size and cell cycle progression, ensuring volume homeostasis at the population level. Surprisingly, despite the conservation of the core mechanisms underlying the division cycle, cell size can vary by several orders of magnitude between species. Thus, cell volume may be the product of evolutionary constraints while directly contributing to the adaptation strategies of eukaryotic cells. During my PhD, I therefore investigated whether the initial volume of a cell plays a role in its evolutionary trajectory in challenging environments. To this end, I used a unique fission yeast model that allowed me to generate distinct populations of genetically identical cells but with different average cell volumes. Using hyperosmotic stress as a model selective pressure, I combined this approach with experimental evolution methods to determine the influence of cell size on the evolution of these distinct populations. Remarkably, my studies revealed a striking interplay between cell volume and adaptation at the phenotypic, genetic, and mechanistic levels. Altogether, my results demonstrate that cell size can be a key adaptive driver, with implications for the evolutionary trajectories of eukaryotic cells exposed to deleterious environments.