Bacterial motion in confinement - Thèses Université Claude Bernard Lyon 1
Thèse Année : 2024

Bacterial motion in confinement

Mouvement de bactéries en environnements confinés

Tommaso Pietrangeli
  • Fonction : Auteur
  • PersonId : 1488146
  • IdRef : 282507310

Résumé

Bacteria exhibit diverse motility behaviors, which are key to their survival in complex environments. Understanding these motility mechanisms, particularly in confined spaces, is crucial for microbial ecology and the development of bio-inspired technologies. This thesis investigates bacterial transport in confined environments, using theoretical, numerical, and experimental models to predict bacterial motion in slit-like channels and porous media, and to identify optimal strategies for dispersion. The thesis is organized into four chapters. The first chapter reviews the state of the art in bacterial motility research. The second chapter develops a new framework to predict the dispersal of Run-and-Tumble particles in slit-like channels, providing key insights into optimal motion. The third chapter shifts to porous media, presenting a new model capable of predicting bacterial diffusivity across a wide variety of swimmer models and environmental conditions. The fourth chapter focuses on experimental studies with a novel strain of Magnetotactic Bacteria, examining their magnetic response and interactions with solid interfaces. This thesis presents promising results that contribute to the fields of bacterial motility and active matter. Specifically, it addresses the previous lack of understanding of bacterial dispersal in confined environments. More broadly, the findings offer potential applications in fields ranging from bioengineering to microbial research.
Les bactéries présentent une diversité de comportements de motilité, essentielle à leur survie dans des environnements complexes. Comprendre ces mécanismes de motilité, en particulier dans des espaces confinés, est crucial pour l'écologie microbienne et le développement de technologies bio-inspirées. Cette thèse explore le transport bactérien dans des espace confinés en utilisant des modèles théoriques, numériques et expérimentaux pour prédire le mouvement bactérien dans des canaux en forme de fente et des milieux poreux, et pour identifier des stratégies optimales de dispersion. La thèse est organisée en quatre chapitres. Le premier chapitre passe en revue l’état de l’art sur la recherche en motilité bactérienne. Le deuxième chapitre développe un nouveau cadre permettant de prédire la dispersion des particules de type "Run-and-Tumble" dans des canaux à parois parallèles, apportant des informations clés sur les mouvements optimaux. Le troisième chapitre se concentre sur les milieux poreux et présente un nouveau modèle capable de prédire la diffusivité bactérienne à travers une large variété de modalité de déplacement et de conditions environnementales. Le quatrième chapitre présente des études expérimentales sur une nouvelle souche de bactéries magnétotactiques, en examinant leur réponse magnétique et leurs interactions avec des interfaces solides. Cette thèse présente des résultats prometteurs qui contribuent aux domaines de la motilité bactérienne et de la matière active. Elle comble notamment un manque de compréhension concernant la dispersion dans des environnements confinés. De manière plus large, les résultats trouvent des applications potentielles dans des domaines allant du génie biologique à la recherche microbienne.
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Origine Version validée par le jury (STAR)

Dates et versions

tel-04880438 , version 1 (10-01-2025)

Identifiants

  • HAL Id : tel-04880438 , version 1

Citer

Tommaso Pietrangeli. Bacterial motion in confinement. Physics [physics]. Université Claude Bernard - Lyon I, 2024. Italian. ⟨NNT : 2024LYO10346⟩. ⟨tel-04880438⟩
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