La ségrégation active des molécules d'ADN chez les bactéries compte sur l'assemblage d'une structure nucléoprotéique nucléée sur des sites centromerique localisés près de l'origine de réplication. Pour les systèmes de partition de type I, les seuls présent sur les chromosomes et le plus fréquents sur les plasmides a bas nombre de copie, la protéine qui se lie au centromère, ParB, montre la capacité de propagation sur l'ADN à partir de la nucléation au niveau du site centromerique pars. Ainsi, le complèxe de partition contient plus que 90% des ParB présent dans la cellule et interagit avec ParA, une ATPase dont l'activité dépend de ParB et de l'ADN. Deux modèles concurrents qui sont actuellement proposés pour expliquer le mécanisme d'assemblage du complèxe de partition : les modèles de 'spreading and bridging' (Graham et al., 2014), et le 'nucleation and caging' (Sanchez et al., 2015) . Nous avons utilisé le système de partition du plasmide F et pour déterminer si la mode d'assemblage était aussi conservée sur les chromosomes, nous avons étudié le système natif de Vibrio cholerae du chromosome 1. D'abord, nous avons exploré les mécanismes d'incompatibilité basé sur les sites centromériques pour comprendre l'assemblage des complèxes de partition dans les conditions de titrage ParB par le site parS. Ensuite, nous avons décrit un protocole optimisé de ChIP-sequencing à haut-débit, de la paillasse jusqu'à l'analyse des données. Puis, en utilisant le ChIP-sequencing, la microscopie à épifluorescence et la modélisation physico-mathématique, nous avons révélé que l'assemblage du complèxe de partition est robuste et cohérent avec le modèle de 'nucleation and caging' à la fois sur les chromosomes et les systèmes plasmidiques. / The active partition of low copy number plasmids and most bacterial chromosomes relies on the assembly of a nucleoprotein superstructure nucleated at centromere-like sites near the origin of replication. In the case of type I partition systems, the most widespread on plasmids and the only ones present on chromosomes, centromere binding proteins, ParB, display the capability to propagate along DNA from their nucleation point at the centromere-like site, parS. This structure, termed the partition complex, contains over 90% of the available ParB in the cell and interacts with ParA, a ParB- and DNA-dependent ATPase, to segregate and position replicons within the cell. Two concurrent models exist to explain the assembly mechanism of the partition complex: the spreading and bridging (Graham et al., 2014), and the nucleation and caging (Sanchez et al., 2015) models. We used the partition system of the archetypal plasmid F and the naturally occurring partition system of Vibrio cholerae's chromosome 1. First, we explored the mechanisms of centromere-based incompatibilities to gain insight into partition complex assembly in low levels of ParB through parS titration of ParB. Next, we describe an optimized a high- resolution ChIP-sequencing protocol from the lab bench to data analysis. Then, through ChIP-sequencing, epifluorescence microscopy and physico-mathematical modeling, we revealed that the partition complex assembly mechanism is robust and consistent with the nucleation and caging model on both chromosomal and plasmid systems.

Au moment de la division cellulaire, l’ADN contenu dans les chromosomes doit être transmis de la cellule mère à chacune des cellules filles. Pour cela l’ADN est d’abord copié (réplication de l’ADN) puis séparé (ségrégation des chromosomes) dans chacune des cellules filles. Chez les eucaryotes, cette séparation se fait au moment de la mitose c’est à dire après que les chromosomes soient complètement répliqués. Chez les bactéries qui en général possède un unique chromosome circulaire, cette ségrégation des chromosome se fait au fur et à mesure de la réplication et deux grands types d’acteurs sont souvent impliqués dans ce processus : Les condensines bactériennes (de type SMC) et les systèmes de partition (ParABS).Les systèmes de partitions sont composés de deux protéines ParA et ParB et de séquences spécifiquement reconnues par ParB nommées parS. Ces séquences sont en nombres variables selon les espèces et sont souvent localisées proche de l’origine de réplication (oriC) sur le chromosome. Pendant ma thèse, je me suis interessée à l’importance de ces séquences et à l’importance de leur positionnement sur le chromosome chez Pseudomonas aeruginosa. J’ai pu montrer qu’un seul site parS suffit pour une ségrégation correcte des chromosomes s’il est situé dans une région s’étendant de -200 à + 450 kb autour d’oriC. Les limites de cette région appelée « zone de compétence » serait liées à la distance oriC-parS et son asymétrie serait due à la présence de l’opéron ribosomique rrnD à 220 kb à gauche d’oriC. En plus de donner une meilleur compréhension de la ségrégation chez P. aeruginosa, cette partie du projet à permis de mettre en evidence un lien entre oriC et sites parS qui pourrait expliquer leurs localisation proches sur le chromosome.Je me suis également interéssée au complexe SMC-ScpAB et à son rôle dans la ségrégtion du chromosome chez P. aeruginosa. J’ai montré que si SMC n’a pas un rôle majeur dans la ségrégation des chromosomes, il est important pour le positionnement du chromosome dans la cellule. J’ai aussi mis en evidence un lien entre SMC et le système ParABS en étudiant l’effet du déplacement d’un site parS sur l’organisation et la ségrégation des chromosomes. / When a mother cell is dividing, DNA inside chromosomes needs to be transmitted to daughter cells. For that, the DNA is copied (replication) and the two copies are separated in each daughter cell (segregation). In eukaryotes this separation occurs during mitosis after complete replication of DNA. In a bacterium, which in general has a unique and circular chromosome, segregation occurs concomitantly with replication and two mains actors are often involved in this segregation: SMC complexes and partition systems (ParABS).A partition system contains 3 elements: two proteins ParA and ParB and DNA sequences named parS. These sequences are highly conserved and are found in variable numbers depending on bacteria. Their chromosomal localization is almost always close to oriC. During my thesis I worked on the importance of these sequences and on the importance of their chromosomal localization for the functioning of ParABS in Pseudomonas aeruginosa.I have shown that one parS site is enough for correct chromosome segregation if it is located between -200 and +450 kb around oriC. Limits of this region called “zone de competence” are probably linked with the distance between oriC-parS. The asymmetry of the “competence zone” is probably due to the presence of a ribosomal operon (rrnD) at -220kb. This part of the project allow us to understand better chromosome segregation in Pseudomonas aeruginosa but also to highlight a fonctionnal link between oriC and parS which can explain why this sequences are located close from each other on the chromosome in lots of bacteria.I also studied the SMC-ScpAB complex and its role in chromosome segregation. For that I analyzed the conformation and segregation of a ∆smc mutant. I highlighted a link between SMC-ScpAB and ParABS system by characterization of mutants with parS displaced on the chromosome.