Projet ANR-12-ADAP-0022 – MEMRNA : ARN et adaptations phénotypiques
Programme : Adaptation - des gènes aux populations.Génétique et biologie de l'adaptation aux stress et aux perturbations (BIOADAPT)
Année de financement : 2012
Coordinateur du projet : Madame GRANDJEAN Valérie (Hérédité non-mendélienne d'un état épigénétique)
Partenaires : Institut de Biologie de Valrose; Neurobiologie des Interactions Cellulaires et Neurophysiopathologie; Laboratoire public
Montant : 475406.0 euros
Date de début : 2013
Durée : 36 mois
Résumé : ARN et adapatations phénotypiques à un nouvel environnementComment les organismes vivants répondent et s’adaptent aux changements rapides de l’environnement est une question d’une grande importance.  Le projet vise à évaluer dans plusieurs modèles expérimentaux, le rôle potentiel des molécules d'ARN dans l’adaptation rapide et l’évolution d'un phénotype.
Comprendre les mécanismes non-génomiques impliqués dans l'adaptation rapidePour deux espèces animales différentes, la souris et le nématode C. elegans, les deux équipes associées dans le projet ont démontré que des facteurs externes sont capables d’induire des changements métaboliques, physiologiques ou comportementaux.  Ces changements sont induits et contrôlés par des mécanismes non-génétiques. Ils sont tous transmissibles d’une génération à l’autre, mais, comme pour beaucoup de variations non-génétiques, ils sont réversibles.  Chez le nématode, la réitération sur 5 générations successives par le même odorant a transformé une adaptation transitoire individuelle en adaptation stable d’une population. Quels sont les mécanismes moléculaires impliqués dans cette adaptation? Est-il possible de fixer un phénotype acquis par réitération du signal chez un mammifère? La réponse à ces questions devrait aider à mieux comprendre l’évolution rapide associée à des modifications environnementales.
Mécanismes moléculaires impliqués dans l'adaptation phénotypiqueChez la souris comme chez le vers, des petits ARN  jouent un rôle majeur dans ces adaptations phénotypiques et dans leur transmission. De telles convergences de mécanismes pour l’adaptation phénotypique dans deux espèces différentes,  suggèrent une conservation évolutive. En combinant des approches moléculaires et génétique, les partenaires se proposent d’identifier les ARN responsables des variations de phénotype nouvellement acquis, l'odorat chez le vers et l'obésité chez la souris. Ces ARN pouvant agir par interaction avec des effecteurs épigénétiques (methylation de l’ADN, modification des histones), ces modifications seront analysées.  Chez le nématode, la répétition des inductions a transformé une adaptation transitoire individuelle en adaptation stable d’une population.  Afin d'évaluer le potentiel évolutif d'un changement environnemental et transitoire chez la souris, une réitération de l’induction, ici une alimentaion riche en graisse, sera réalisée pendant cinq générations.
Résumé de la soumission : Résumé du projet MEMRNA1- La question scientifiqueComment les organismes vivants répondent et s’adaptent aux changements rapides de l’environnement est une question d’une grande importance. Les avancées récentes concernant les contrôles épigénétiques de l’expression des gènes, semblent indiquer qu’elles pourraient constituer le lien entre les facteurs environnementaux et l’information génétique. Le projet se propose d’évaluer dans plusieurs modèles expérimentaux, le rôle potentiel des modifications épigénétiques dans l’adaptation rapide et l’évolution phénotypique. 2- Description du projetLes deux équipes associées dans le projet ont, de façon indépendante, développé plusieurs paradigmes dans lesquels  des variations de phénotype sont induits et contrôlés par des mécanismes non-génétiques. Pour deux espèces animales différentes, la souris et le nématode C. elegans, des facteurs externes sont capables d’induire des changements métaboliques, physiologiques ou comportementaux.  Ces changements sont tous transmissibles d’une génération à l’autre, mais, comme pour beaucoup de variations non-génétiques, ils ne sont transmis que pendant quelques générations. Pour les deux espèces, le mode de transmission n’obéit pas aux règles de la génétique Mendelienne. Tous les individus d’une même génération acquièrent le nouveau phénotype après induction, tous ceux des générations suivantes en héritent jusqu’à ce que tous ceux de la génération qui le perde recouvrent le phénotype originel. Chez la souris comme chez le nématode, des petits ARN non-codants jouent un rôle majeur dans ces adaptations phénotypiques et dans leur transmission. De telles convergences de mécanismes pour l’adaptation phénotypique dans deux espèces différentes,  suggèrent une grande conservation évolutive.Les objectifs du projet sont :D’identifier les facteurs épigénétiques responsables des différentes adaptations étudiées. Chez la souris, l’injection d’un ARN non-codant de séquence homologue au gène Sox-9 dans l’embryon précoce produit un gigantisme héritable, et un régime parental  hyper-lipidique affecte la taille des générations suivantes. Chez le nématode, des petits ARN qui modifieront le chimiotactisme adulte sont produits lors de l’empreinte des odorants au stade larvaire. Ces ARN peuvent transmettre le phénotype comportemental à des animaux naïfs par ingestion. En combinant des approches biochimiques et génétiques et de séquençage à haut débit, les partenaires de proposent d’identifier les ARN responsables des variations de phénotype. Ces ARN pouvant agir par interaction avec des effecteurs épigénétiques (methylation de l’ADN, modification des histones), ceux-ci seront également étudiés pour leur implication.D’évaluer le potentiel évolutif des ces changements transitoires par réitération de l’induction pendant plusieurs générations.  Chez le nématode, l’empreinte de plusieurs générations successives par le même odorant conduit, après cinq générations, à une modification stable de la réponse à cet odorant dans toute la population et sa descendance. La répétition des inductions a transformé une adaptation transitoire individuelle en adaptation stable d’une population. Le projet est d’étudier le mode de ségrégation des empreintes stable en utilisant la génétique.  De multiples inductions génération après génération seront effectuées chez la souris : les modifications phénotypiques, l’expression des gènes cibles et la ségrégation seront étudiées pour chaque génération.Si, chez le nématode comme chez la souris, la transmission non-Mendelienne et réversible des changements phénotypiques produits par une seule induction (épigénétique) devient une transmission Mendelienne stable (génétique), les partenaires chercheront d’éventuelles modifications du génome par séquençage de l’ADN et par comparaisons des génomes avant et après la stabilisation phénotypique.
Résultats : Le projet ayant commencé depuis peu, aucun résultat diffusable n'est à  signaler.
Perspectives : Le rôle des ARNs dans l'adaptation rapide à de nouvelles conditions environnementales est en soit un mécanisme nouveau et d'intérêt général en terme d'évolution. Si nous arrivons à démontrer que la réitération d'un signal conduit chez la souris comme chez le nématode à la fixation d'un nouveau phénotype acquis par un mécanisme non-génétique à définir, cela ouvrirait de nouvelles perspectives en terme d'évolution.
Publications et brevets : Le projet ayant commencé depuis peu, aucune production scientifique n'est à  signaler.