Projet ANR-11-PDOC-0007 – SMIRTE(siRNAs-directed Methylation in innate Immune response and Transgenerational effects in Arabidopsis) : Contribution de la méthylation de l'ADN dirigée par les petits ARNs au contrôle de la réponse immunitaire innée et aux effets transgénérationnels induits par des motifs moléculaires bactériens chez Arabidopsis Thaliana
Programme : Retour Post-Doctorants (RPDOC)
Année de financement : 2011
Coordinateur du projet : Angelique DELERIS (CENTRE NATIONAL DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE - DELEGATION REGIONALE ILE-DE-FRANCE SECTEUR PARIS B)
Partenaires : Institut de Biologie de l'École Normale Supérieure
Montant : 556812.0 euros
Date de début : 2012
Durée : 36 mois
Résumé : Petits ARNs et méthylation dans le contrôle de la réponse immunitaire innée et des effets transgénérationnels associés chez Arabidopsis.Contribution des petits ARNs, et des modifications épigénétiques qu’ils dirigent, au contrôle de la réponse immunitaire innée et aux effets transgénérationnels induits par des infections bactériennes chez Arabidopsis Thaliana.
Enjeux et objectifsNous voulons comprendre comment les changements d’ordre épigénétique affectant gènes immuns et transposons, et induits par la réponse immunitaire, peuvent médier des effets longue-distance et dans le temps afin de contribuer a des effets transgénérationnels encore mal caractérisés (résistance systémique acquise, modifications épigénétiques et génétiques).Objectif 1:Tout d'abord, nous voulons déterminer les bases moléculaires de la réactivation des éléments transposables induits pendant l'immunité innée et tester l'idée qu'ils sont des senseurs du stress bactérien, ceci à travers l'étude d'un élément particulier.Objectif 2:Nous identifierons l'ensemble des éléments transposables différentiellement exprimés pendant la réponse immunitaire (ainsi que les gènes sous leur contrôle) et testerons la présence d'éléments de régulation en cis/ de contextes génomiques spécifiques qui pourraient déterminer leur régulation.Objectif 3:Nous testerons si il y a des changements de methylation associés avec les transposons qui sont différentiellement exprimés, et si ils peuvent être maintenus et transmis aux tissus à l'origine de la lignée germinale et donc potentiellement à la descendance.
Methodes/ApprochesMethode- Objectif 1:Des analyses de la réactivation d'un élément transposable (ET) donné induit lors de la réponse immunitaire sont actuellement en cours dans différents fonds génétiques mutants défectifs pour la réponse immunitaire innée. Nous avons aussi rassemblé une collection de 20 écotypes d'Arabidopsis, plus ou moins résistants à l'infection bactérienne, and testons la réactivation de cet ET dans ces plantes.Methode- Objectif 2:Parallalèlement, nous générons des banques RNAseq utilisant de la l'ARN total de plantes infectées et analyons actuellement ces données transcriptomiques à l'échelle du génome.Methode- Objectif 3:Nous mettons en place la méthode INTACT pour isoler des noyaux de cellules provenant de types cellulaires spécifiques après l'infection bactérienne, en particulier ceux qui sont à l'origine des gamètes. Nous testerons la présence de changements de methylation dans ces tissus après infection.
Résumé de la soumission : La réponse immunitaire innée est la première ligne de défense contre les pathogènes et joue un rôle majeur dans la défense antimicrobienne. Elle est initiée par la perception de motifs moléculaires microbiens (PAMPs, ‘Pathogen associated molecular patterns’). Chez la plante modèle Arabidopsis thaliana, la flagelline bactérienne est reconnue par le récepteur FLS2 ; ceci entraîne l’expression différentielle de nombreux gènes de défense dont le facteur de transcription WRKY22. L’induction des gènes de défense doit être contrôlée pour éviter leur surexpression. Les données suggèrent que la méthylation de cytosine en contexte non-CG régule négativement l’expression de WRKY22 et probablement d’autres gènes de défense. En accord avec ces découvertes, l’équipe d’accueil a montré que des mutants compromis dans la methylation de l’ADN dirigée par petits ARNs (RdDM, ‘RNA-directed DNA methylation’) sont plus résistants à une souche virulente de Pseudomonas syringae ; de plus, la détection de la flagelline conduit à une répression globale de la machinerie du silencing transcriptionnel, associée à une réactivation de transposons. Dans l’ensemble, ces données suggèrent que la répression du silencing transcriptionnel fait partie de la réponse immunitaire induite des plantes. Nous proposons de caractériser un nouveau rôle de la méthylation de l’ADN, en particulier la RdDM, dans le contrôle de la réponse immunitaire innée chez Arabidopsis et de tester sa contribution aux effets transgénérationnels induits par la flagelline. Premièrement, nous déterminerons comment la méthylation de l’ADN effectue ce  contrôle. Nous caractériserons la dynamique des modifications epigénétiques associées à la méthylation de l’ADN au niveau du promoteur de WRKY2, et les corrélerons à la présence de PolII et d’autres facteurs de transcription associés. Deuxièmement, nous analyserons le rôle de la methylation de l’ADN dans le contrôle négatif des gènes de défense et montrerons l’étendue de la déméthylation induite par la flagelline à l’échelle du génome. Nous analyserons les changements de méthylation de l’ADN et les changements transcriptionnels associés au cours de l’élicitation et testerons la relevance biologique de ces changements pour la réponse antibactérienne. Enfin, nous explorerons les effets transgénérationnels associés à la présence ou l’absence de méthylation de l’ADN au niveau de gènes de défense, dans la descendance de plantes élicitées. Nous évaluerons l’impact de la méthylation de l’ADN sur la recombinaison homologue qui semble cibler les gènes de défense. Nous déterminerons si les changements épigénétiques induits par la flagelline (hypométhylation globale, hyperméthylation de gènes spécifiques) sont maintenus au cours du développement et testerons leur transmission à la descendance. D’autre part, nous évaluerons la capacité de ces changements à induire des changements de séquence (transposition, recombinaison homologue, mutations ponctuelles) dans la descendance de parents traités avec la flagelline. Nous testerons finalement l’impact des (épi)mutations identifiées sur la réponse immunitaire induite par les PAMPs ainsi que sur la résistance aux pathogènes.Cette étude devrait révéler un nouveau rôle de la méthylation de l’ADN dans le contrôle transcriptionnel de la réponse immunitaire innée, apportant une nouvelle signification biologique à la nature dynamique de la méthylation de l’ADN, en particulier de la RdDM. L’étude de l’impact potentiel de la méthylation de l’ADN sur les effets transgénérationnels induits par les PAMPs devrait nous éclairer sur la façon dont les stress biotiques induisent des changements (épi)génétiques héritables afin de permettre aux organismes eucaryotes de s’adapter rapidement à la présence de pathogènes.  Ce travail sera mené dans le laboratoire de L. Navarro (Immunité et RNA silencing chez Arabidopsis, section Génétique Environnementale et Evolutive de l’Institut de Biologie de l’Ecole Normale Supérieure (IBENS)).
Résultats : L'année passée a été consacrée a des mises au point expérimentales. Pas encore de résultats disponibles.
Perspectives : Si nous pouvons détecter des changements de methylation qui peuvent être maintenus et transmis dans les tissus à l'origine de la lignée germinale, nous déterminerons l'ampleur de ces changements à l'échelle du génome. De plus, nous essaierons d'identifier les bases mécanistiques de leur maintenance et transmission (petis ARNs, hormones). Nous testerons aussi la possibilité que ces changements épigénétiques puissent résulter en des changements génétiques.