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Sciences de la santé; Sciences médicales; Sciences naturelles et génie; Génie

Elitza Tocheva

L’ultrastructure bactérienne

Professeure adjointe

Faculté de médecine dentaire - Département de stomatologie

Roger-Gaudry, local A224

514 343-7715

elitza.tocheva@umontreal.ca

Autre numéro : 514 343-2233 (Télécopieur)

Portrait

Expertise de recherche

Ultrastructure Bactérienne

Pendant des décennies, les bactéries ont été considérées comme des « sacs » d’enzymes dépourvues d’un cytosquelette, contrairement aux cellules eucaryotes pour lesquelles la compartimentation intracellulaire et l’établissement d’un ordre à grande échelle sont connus depuis longtemps. Le développement de la cryoconservation d’échantillons biologiques a déclenché une nouvelle ère pour la biologie de la cellule bactérienne. En combinaison avec l’acquisition de données en 3 dimensions (ECT), nous avons été en mesure de préserver et imager l’ultrastructure bactérienne et d’élucider d’importantes nouvelles perspectives mécanistes. De nouvelles méthodes FLM de super-résolution (telle que la microscopie par localisation photoactivée, PALM) sont en cours d’élaboration qui profitent des événements d’activation d’une seule molécule et offre une résolution au-delà de la limite de diffraction de la lumière. Aujourd’hui, nous savons que les protéines du cytosquelette bactérien polymérisent étonnamment dans diverses superstructures, tels que des tiges, des bagues, des paires torsadées, tubes, feuilles, des spirales, des correctifs ou des maillages mobiles. La grande majorité des filaments et des nanomachines bactériennes restent cependant inconnue. Ces ultrastructures sont la force directrice dans les processus cellulaires essentiels dont la division cellulaire, la détermination de la forme des cellules, la ségrégation d’ADN, la sécrétion ou la motilité. Aujourd’hui, une tâche importante est de comprendre les divers processus par lesquels les bactéries génèrent des ordres intracellulaires et effectuent des tâches.

Notre travail se concentre à réduire l’écart entre les protéines individuelles, les assemblages macromoléculaires et les cellules avoisinantes. En appliquant la nouvelle FLM corrélative et les techniques ECT nous visons à générer beaucoup de perspicacité nécessaire dans la structure et la fonction de deux assemblages macromoléculaires majeurs : l’enveloppe cellulaire bactérienne et la machinerie de ségrégation d’ADN.

  1. L’enveloppe cellulaire bactérienne Historiquement, les cellules bactériennes étaient classées sur la base de leur capacité à conserver la coloration Gram. Les cellules à Gram négatif ont généralement deux membranes entourant une mince couche de peptidoglycane. Les cellules à Gram positif ont une membrane et une couche plus épaisse de peptidoglycane. Nous avons obtenu, de nos études ECT de sporulation, un aperçu étonnant dans la relation entre apparemment ces différentes architectures. En imageant une formation d’un endospore d’une bactérie à Gram négatif rare, nous avons trouvé que la membrane intérieure de la cellule-mère est transformée en la membrane externe du spore de germination. Cette interconversion et la capacité du peptidoglycane épais d’être transformé en mince (et vice versa), suggère une source évolutionniste de la membrane externe à Gram négatif et révèle que les plans cellulaires monoderme et diderme pourraient ne pas être si différents après tout.
  2. mécanismes de ségrégation ADN Les actines bactériennes et eucaryotes partagent des propriétés fonctionnelles qui ont été conservées à travers l’évolution. Les deux polymérisent en filaments dynamiques qui peuvent s’assembler et se désassembler en réponse à des protéines régulatrices et des changements de conformation induites par les nucléotides. Bien que les actines bactériennes et eucaryotes partagent une similarité de séquence limitée, elles ont une structure tertiaire conservée. Cependant, les actines bactériennes se sont adaptées pour explorer un éventail beaucoup plus large de variation de séquences et de partenaires d’interactions et donc afficher une plus grande variation dans l’architecture et la dynamique des filaments. Ils sont intimement impliqués dans de nombreuses activités allant de la coordination de la synthèse de la paroi cellulaire à la position de structures sous-cellulaires, et ils sont groupés en familles de protéines distinctes en fonction de leur phylogénie et leur fonction. Les bactéries ont beaucoup de protéines semblables à l’actine (Alps) qui sont, soient encodées sur le chromosome, ou sur des éléments génétiques mobiles. L’étude de ces protéines fournit une occasion pour caractériser la plasticité de l’actine bactérienne et d’identifier de nouveaux mécanismes résultant d’une fonction évolutive conservée comme la ségrégation d’ADN.

Biographie

La professeure Elitza Tocheva est titulaire d’un Ph. D. en microbiologie et immunologie de la University of British Columbia. Elle a ensuite effectué des études postdoctorales à la California Institute of Technology et y a travaillé pendant plusieurs années, dont deux à titre de « Senior Research Fellow ». À l'Université de Montréal, Elitza Tocheva est à la tête d'un laboratoire où elle effectue des travaux de recherche sur l’ultrastructure bactérienne, la cryotomographie en microscopie électronique et la microscopie optique et électronique corrélée.

Affiliations et responsabilités

Enseignement et encadrement

Projets

Projets de recherche

2016 - 2023

The structural basis of plasmid segregation by bacterial actins

Chercheur principal : Elitza Tocheva
Sources de financement : IRSC/Instituts de recherche en santé du Canada
Programmes de subvention : PVXXXXXX-(PJT) Subvention Projet
2016 - 2021

Microbial ultrastructure

Chercheur principal : Elitza Tocheva
Sources de financement : SPIIE/Secrétariat des programmes interorganismes à l’intention des établissements
Programmes de subvention : PVX50399-Chaires de recherche du Canada
2015 - 2021

MECHANISMS OF MEMBRANE BIOGENESIS AND PEPTIDOGLYCAN REMODELING DURING SPORULATION

Chercheur principal : Elitza Tocheva
Sources de financement : CRSNG/Conseil de recherches en sciences naturelles et génie du Canada (CRSNG)
Programmes de subvention : PVX20965-(RGP) Programme de subvention à la découverte individuelle ou de groupe
2018 - 2020

Structural and chemical biology studies of the TraE-TraD complex at the core of the plasmid pKM101 type IV secretion system

Chercheur principal : Christian Baron
Co-chercheurs : Elitza Tocheva
Sources de financement : IRSC/Instituts de recherche en santé du Canada
Programmes de subvention : PVXXXXXX-(PJT) Subvention Projet
2017 - 2019

Correlative light and electron microscopy under cryogenic conditions

Chercheur principal : Elitza Tocheva
Sources de financement : CRSNG/Conseil de recherches en sciences naturelles et génie du Canada (CRSNG)
Programmes de subvention : PVXXXXXX-(OIR) Outils et d'instruments de recherche (OIR) -1 -(de 7 001 $ à 150 000 $)
2017 - 2019

Operations and Maintenance Support for Canadensys: Pancanadian Biodiversity Informatics Network and Portal

Chercheur principal : Anne Bruneau
Sources de financement : CRSNG/Conseil de recherches en sciences naturelles et génie du Canada (CRSNG)
Programmes de subvention : PVXXXXXX-(OIR) Outils et d'instruments de recherche (OIR) -1 -(de 7 001 $ à 150 000 $)
2015 - 2019

Mechanisms of membrane biogenesis and peptidoglycan remodeling during sporulation - Supplément d'accélération

Chercheur principal : Elitza Tocheva
Sources de financement : CRSNG/Conseil de recherches en sciences naturelles et génie du Canada (CRSNG)
Programmes de subvention : PV118029-(RGPAS) Programme de suppléments d'accélération à la découverte
2016 - 2017

Microbial Ultrastructure

Chercheur principal : Elitza Tocheva
Sources de financement : FCI/Fondation canadienne pour l'innovation
Programmes de subvention : PVXXXXXX-Fonds des leaders

Rayonnement

Publications et communications

Disciplines

  • Médecine dentaire
  • Stomatologie
  • Biochimie
  • Génie biochimique
  • Génie biomédical
  • Génie électrique et génie électronique

Champ d’expertise

  • Bactéries
  • Infections bactériennes
  • Cellule
  • Micro-organismes
  • Enzymes et protéines
  • Génie des tissus structuraux / Biomatériaux
  • Protéomique fonctionnelle et structurale