Projet ANR-12-ISV6-0001 – SINUDYN : Réorganisation des nucléosomes induite par le stress chez les plantes
Programme : Blanc International II - SVSE 6 - Génomique, Génétique, Bioinformatique et Biologie systémique (Blanc Inter II - SVSE 6)
Année de financement : 2012
Coordinateur du projet : Madame Aline Probst (Genetique, Reproduction et Developpement)
Partenaires : Laboratoire de Génétique, Reproduction et Développement; Gregor Mendel Institute of Molecular Plant Biology
Montant : 210704.0 euros
Date de début : 2013
Durée : 36 mois
Résumé : Réorganisation des nucléosomes induite par le stress chez les plantesL’exposition à un stress thermique prolongé induit des changements à grande échelle de l’organisation de la chromatine et conduit à la réactivation de cibles transcriptionnellement inactives. Ceci illustre un niveau encore mal défini du contrôle épigénétique, puisque les marques épigénétiques généralement associées à cette réactivation ne sont pas affectées.
Identification des mécanismes impliqués dans le remplacement des nucléosomes en dehors de la réplicationNotre objectif est de mieux comprendre les mécanismes contrôlant la dynamique des nucléosomes et les changements transcriptionnels induits par un stress thermique. La perte de certains complexes chaperonnes causant une mise sous silence retardée et une restauration incomplète des nucléosomes, nous étudions de manière systématique le rôle des chaperonnes et des variants d’histones comme candidats possibles dans le contrôle du réassemblage des nucléosomes lors d'un stress thermique.
Combinaison d’approches moléculaires, génétiques et d’imagerieNous caractérisons des lignées de plantes présentant soit une incorporation modifiée des histones soit exprimant des variants d'histones étiquetés. Ces lignées sont analysées par des techniques complémentaires (analyse quantitative par imagerie, RNA-Seq et ChIP-Seq) qui nous permettront d'étudier l'occupation nucléosomale, la transcription, l'organisation nucléaire et le réassemblage des nucléosomes et leurs modifications post-traductionnelles induits par le stress thermique.
Résumé de la soumission : Chez les eucaryotes, l’ADN est organisé sous la forme de chromatine dont l’unité de base est le nucléosome. Celui-ci est composé d'histones, des protéines hautement conservées au cours de l’évolution et qui existent sous la forme de variants, supports de modifications post-traductionnelles particulières. La position des nucléosomes ainsi que leur composition sont des éléments majeurs de l’information épigénétique qui, associée à l’ADN génomique, est transmise aussi bien au cours des mitoses que de la méiose. L'information contenue dans la séquence d’ADN est copiée fidèlement au cours de la réplication assurant ainsi la conservation de l’information génétique. Au contraire, les modifications auxquelles sont sujets les nucléosomes (organisation, composition en variants d’histones) varient au cours du développement ou entre différents types cellulaires et affectent ainsi les profils d’expression génique et contribuent aux processus de différenciation et de développement cellulaire. 	En opposition à ces changements programmés, l’exposition prolongée à de hautes températures peut conduire à une dissociation globale des nucléosomes de l’ADN, associée à une activation transcriptionnelle de gènes ou de transposons éteints. Bien que ces variations de l’expression génique soient temporaires, elles produisent un effet durable sur l’organisation de l’hétérochromatine dans des cellules différenciées de feuilles. Le complexe Chromatin Assembly Factor (CAF), une chaperonne d’histone H3-H4 conservée au cours de l’évolution, est requis pour le retour à l'état initial de la structure chromatinienne et la reformation des nucléosomes. Dans le cadre de ce projet, nous voulons étudier les processus moléculaires impliqués dans la dissociation et le réassemblage de ces nucléosomes, et la nature exacte des évènements qui affectent durablement l’organisation de la chromatine. Dans cette optique, nous ciblerons en particulier le rôle des chaperonnes d’histones H3-H4 dans le processus de retrait et d’approvisionnement d’histones, ainsi que la dynamique de différents variants H3 dans la chromatine. De la même manière, nous voulons savoir dans quelle mesure les changements induits par le stress thermique au niveau d'un tissu différencié comme la feuille affectent aussi les tissus méristématiques. Il s’agit d’une question majeure puisque les modifications épigénétiques induites par l’environnement sont susceptibles d’affecter les générations suivantes, et qu’à ce jour nous ne disposons pas d’évidences moléculaires de ces phénomènes. Nous combinerons l’expertise de notre équipe dans le domaine de la biologie moléculaire des chaperonnes et variants d’histones ainsi que dans l’analyse cytologique de l’organisation nucléaire, avec le savoir-faire du laboratoire partenaire dans les mécanismes de stress et d’analyse globale de transcription et d’occupation nucléosomale. Nous nous attendons à ce que le projet offre une nouvelle vision de l’impact de conditions environnementales néfastes sur l’hérédité, et nous permette de caractériser un volet de l’épigénétique qui est encore méconnu à ce jour. Les  porteurs du projets ont d’ores et déjà établi une collaboration fructueuse et désirent amplifier ce partenariat impliquant de jeunes chercheurs, dans un environnement académique et scientifique stimulant et de qualité.
Résultats : Ce projet renforce la collaboration entre les deux équipes partenaires et ouvrira la voie à des interactions fructueuses dans l'avenir. En effet, nous avons déjà obtenu une bourse PHC (Partenariat Hubert Curien) qui finance les frais de voyage entre les deux laboratoires partenaires.
Perspectives : Le matériel et les outils uniques que nous avons générés ainsi que le développement de nouvelles avancées technologiques nous permettent de mieux comprendre les mécanismes contrôlant la dynamique des nucléosomes pendant le stress thermique. De plus, les données et les outils générés seront de précieux atouts pour explorer davantage le mécanisme général de remplacement des histones en dehors de la phase S et le défi que cela présente pour le maintien de l’information épigénétique.
Publications et brevets : To date, no manuscript describing results of this collaborative project has been submitted.