Déchiffrer les signatures mutationnelles par la génétique, la génomique et la microfluidique
Un poste de post-doctorant en génétique/génomique/microfluidique de 2 ans financé par ITMO Cancer (Aviesan, Inserm) est ouvert dans le groupe de Dr Julie Soutourina à l’I2BC, CEA/Saclay (région parisienne, France), en étroite collaboration avec Dr Florent Malloggi (LIONS, CEA/Saclay).
Le ou la post-doctorant(e) participera au projet collaboratif interdisciplinaire pour mieux comprendre les processus mutationnels à l'origine des cancers. Nous visons à déchiffrer l'impact de la transcription et de la réparation de l'ADN combinées à l'exposition aux mutagènes sur les processus mutationnels dans les cancers humains en utilisant une combinaison d'approches génétiques, génomiques, microfluidiques et informatiques. Nous proposons d’utiliser le modèle de la levure pour réaliser des expériences mutationnelles à grande échelle et identifier les combinaisons les plus mutagènes de contexte génétique et de traitement mutagène qui seront ensuite directement testées dans des cellules humaines. Une nouvelle plateforme microfluidique permettant d'accélérer considérablement les expériences d'accumulation de mutations chez la levure par une parallélisation sans précédent que nous avons récemment développée, sera utilisée. Une analyse informatique de ces données expérimentales aidera à comprendre les mécanismes des processus mutationnels.
Le ou la candidat(e) retenu(e) sera titulaire d'un doctorat en biologie moléculaire avec de solides connaissances en génétique et en génomique fonctionnelle. Nous recherchons des candidats motivés avec un fort intérêt pour le domaine de la transcription et de la réparation de l'ADN chez les eucaryotes ainsi que des approches interdisciplinaires basées sur la microfluidique. Une expérience préalable sur le modèle de levure et les approches de séquençage de l'ADN sera importante. De bonnes compétences en communication en anglais ou en français sont requises.
Biocatalyse par microfluidique
L’objectif global du projet est de proposer un nouveau mode de production biocatalytique basé en flux continu et combinant macro et micro-fluidique. Il s’agit de développer un procédé de biocatalyse impliquant des bioréacteurs fluidiques capables d’assurer une biotransformation en mode continu, grâce à des enzymes ou des cellules immobilisées. Ce procédé sera optimisé pour d’une part améliorer l’efficacité de réactions enzymatiques et d’autre part obtenir des capacités importantes de production. Deux types d’enzymes seront étudiées, les nitrilases et les cétoreductases.
D'abord, le ou la candidat(e) sera chargé(e) de la recherche d’enzymes robustes pour les réactions cibles et du criblage sur les substrats définis. Il ou elle sera chargée de la mise au point des conditions réactionnelles en enzymes isolées et cellules entières et de la détermination des cinétiques apparentes. Ensuite, il/elle sera chargé(e) de la mise en place des conditions de fonctionnement de la biocatalyse et de l'immobilisation du biocatalyseur dans des réacteurs continus polyvalents.
Ce sujet est réalisé entre deux départements du CEA (Direction de la Recherche Fondamentale/IBFJ/Genoscope à Evry et Direction de la Recherche Technologique/Leti à Grenoble).
Le ou la candidat(e) travaillera en binôme avec un(e) étudiant(e) en thèse sur la conception du réacteur biocatalytique et la mise à l'échelle du processus biocatalytique.
Développement d’un algorithme de traitement d’images dédié à l’analyse d’acquisitions en microscopie défocalisée de culture cellulaires
Au CEA-Leti, nous avons validé une plateforme de vidéo-microscopie sans lentille vidéo en enregistrant des milliers d’heures de cultures cellulaires. Et nous avons développé différents algorithmes pour étudier les fonctions cellulaires majeures, à savoir l’adhésion, la motilité, la division cellulaire et la mort cellulaire.
Le sujet de recherche du post-doctorant portera sur l’analyse des jeux de données produits par vidéo-microscopie sans lentille. L’objectif sera d’étudier un algorithme temps-réel de suivi de trajectoires des cellules pour suivre chaque cellule et pour tracer différents événements de la cellule en fonction du temps. Les recherches porteront donc sur des algorithmes de segmentation et de suivi de trajectoires qui devront dépasser les performances des algorithmes de l’état de l’art du domaine.
En particulier, les algorithmes devront obtenir des performances supérieures en termes de mesures biologiques et d’utilisabilité. Cela nous permettra de surpasser la méthodologie de pointe qui est optimisée pour les performances intrinsèques des algorithmes de suivi cellulaire et de segmentation cellulaire, mais échoue à extraire les caractéristiques biologiques importantes (durée du cycle cellulaire, lignage cellulaire, etc.).
Dans ce but, les algorithmes étudiés devront tenir compte du contenu spatio-temporel dans sa globalité et des algorithmes de classification des cellules par apprentissage (single vector machine, deep learning, etc.). Ce sujet s’adresse à des personnes ayant réalisé un doctorat en traitement d’image. Des connaissances dans le domaine de la microscopie appliquée à la biologie seraient appréciées.
Cytométrie par imagerie sans lentille
La microscopie résulte toujours d’un compromis entre champ observé et résolution spatiale. Et depuis vingt ans, les développements de la microscopie se sont concentrés sur la réalisation de la super-résolution qui atteint aujourd’hui des résolutions limite de 10 nm mais ceci sur des champs de seulement quelque µm2. A l’opposé, depuis quelques années, la nouvelle imagerie sans lentille se concentre sur l’obtention d’images grand champ de plusieurs mm2 mais avec une résolution de 0,5 à 3 µm, ce qui reste suffisant pour un grand nombre d’applications. Ceci permet, par exemple, d’observer simultanément des milliers de cellules et de fournir une statistique inégalée .
Au CEA-LETI, une nouvelle plateforme microscopique basé sur ce principe a été développée. Son application dans le domaine du suivi des cultures cellulaires 2D a été démontré. Il est maintenant possible de suivre en continu différent paramêtres des cellules, à savoir l’adhésion cellule-substrat, les dimensions des cellules, le nombre de divisions cellulaires, la migration cellulaire, la différenciation cellulaire et la mort cellulaire. Le nouveau projet consistera à élaborer une nouvelle méthode de cytométrie basée sur l’utilisation de l’imagerie sans lentille et ce dans le but de permettre une analyse haut débit d’échantillons de cellules flottantes. Le post-doctorant développera l’instrumentation et les méthodes et mènera l’expérimentation et l’analyse de vrais échantillons biologiques.
Evaluation procédés de la filière de production de biocarburants de 3ème génération à partir de micro-algues
Le CEA contribue à l’exploration de la voie biocarburants de 3ème génération par les micro-algues pour la partie recherche amont en biologie (compréhension des mécanismes biologiques et optimisation des performances des microorganismes) par un programme de recherches à la Direction des sciences du Vivant (DSV – CEA Cadarache). L’institut LITEN, au sein de la Direction de la Recherche Technologique (DRT) travaille sur la filière biocarburant 2nde génération, couvrant les domaines allant de la ressource végétale ou déchet jusqu’à l’intégration industrielle, économique et environnementale des procédés étudiés.
Il est proposé dans le cadre de ce contrat postdoctoral d’utiliser les approches développées au LITEN pour :
- faire une étude prospective de l’intégration procédé en vue de la production de carburants à partir de micro-algues
- mener une étude technico-économique des solutions procédés les plus prometteuses dans le domaine de la 3ème génération et l’utilisation industrielle des micro-algues
- d’évaluer l’impact environnemental (en particulier CO2) de ces procédés
Ce travail s’inscrira dans le cadre d’une collaboration entre les deux unités de DSV et de la DRT/LITEN, la première apportant ses connaissances très pointues et plutôt fondamentales en matière de performances techniques du micro-organisme, la seconde apportant la compétence procédé et évaluation technico-économique de filières. Le candidat, basé à Grenoble, sera donc amené à de fréquents déplacements entre Grenoble et Cadarache.
Etude de la cinétique de l’effet biocide de films alimentaires à base de nano cellulose – approche safer by design
Ce projet est basé sur l’étude de la cinétique de l’effet biocide d’un film alimentaire à base de nanocellulose. En insérant une particule d’halloysite ayant la forme d’un feuillet replié sur lui-même dans la nanocellulose, nous espérons créer un réservoir de NPs (Ag ou ZnO) à effet biocide à l’intérieur et donc allonger la durée de cet effet dans le temps. Ce projet couvre toutes les étapes depuis la synthèse du film alimentaire, sa nanocaractérisation et jusqu’à l’étude de ses effets toxicologiques sur les bactéries. In fine, le but est de trouver la ou les fonctionnalisations des halloysites prolongeant le plus possible l’effet biocide et de le transposer par la suite à d’autres types de matériaux.