Projet ANR-11-BSV6-0006 – MeioMeth : Impact de la méthylation de l'ADN sur la recombinaison méiotique chez Arabidopsis thaliana
Programme : Blanc - SVSE 6 - Génomique, génétique, bioinformatique et biologie systémique (Blanc SVSE 6)
Année de financement : 2011
Coordinateur du projet : Madame Christine Mezard (INSTITUT NATIONAL DE LA RECHERCHE AGRONOMIQUE - CENTRE DE RECHERCHE DE VERSAILLES GRIGNON)
Partenaires : Institut Jean-Pierre Bourgin; Institut Jean-Pierre Bourgin
Montant : 464000.0 euros
Date de début : 2011
Durée : 36 mois
Résumé : Est ce que notre épigénome contrôle (au moins en partie) notre carte génétique ?.Les facteurs qui contrôlent la position et les taux d'évènements de recombinaison méiotiques sont très mal compris mais suggèrent l'existence chez de nombreuses espèces d'un contrôle épigénétique sous-jacent. Nous allons tester si effectivement la méthylation de l'ADN est impliqué dans ce contrôle.
Contrôle de la recombinaison méiotiqueLes facteurs qui contrôlent la position et les taux d'évènements de recombinaison méiotiques sont très mal compris mais suggèrent l'existence chez de nombreuses espèces d'un contrôle épigénétique sous-jacent. Des données anciennes obtenues chez un champignon filamenteux suggèrent que la méthylation de l'ADN bloquerait localement la formation des crossovers méiotiques. Nous testons cette hypothèse chez la plante Arabidopsis thaliana seule espève modèle eucaryote supérieur pour laquelle les outils nécessaires sont disponibles.  Nous allons confronter lors de la méiose un génome «normalement« méthylé et un génome hypométhylé et analyser les résultats de cette confrontation sur les cartes génétiques en les comparant aux cartes génétiques obtenues dans de conditions standards (2 génomes normalement méthylé). Ce travail sera effectué à différentes échelles avec différents outils disponibles (génome, chromosome, bras de chromosome, centromère, point chaud). Comprendre ce niveau de contrôle de la recombinaison méiotique permettrait entre autres d'accélérer la sélection variétale chez les plantes.
Carte génétiques et cytogénétique de recombinaison méiotiqueLes cartes génétiques seront établies en utilisant les différences naturelles de séquences d'ADN entre des populations de plantes réparties tout le long du génome. Les modifications plus locales de taux de recombinaison seront étudiées en observant la réassociation de marqueurs fluorescents localisés sur des fragments chromosomiques. Les modifications ponctuelles de taux de recombinaison seront étudiées par des méthodes de biologie moléculaire qui permettent d'analyser sur des positions précises du génome sur des génomes extraits de grains de pollen.
Résumé de la soumission : Lors de la méiose, la recombinaison homologue entre séquences d'ADN joue un rôle essentiel : elle permet la formation d'au moins un crossover (CO) par paire de chromosomes homologues; ce crossover est essentiel à la ségrégation ordonnée des chromosomes homologues lors de la première division méiotique. Chez toutes les espèces dans lesquelles cela a été étudié, y compris, la plante modèle Arabidopsis thaliana, la distribution des crossovers n'est pas homogène le long des chromosomes.  Ces variations de distribution de COs ont un impact majeur pour la sélection des plantes et des animaux d'élevage, en impactant l'efficacité d'introgression des gènes d'intérêts.Des progrès considérables ont été faits au cours des dix dernières années sur la compréhension de la formation des COs. Cependant, les facteurs qui contrôlent la distribution non-homogène des COs sont encore mal connus. Cependant, un certain nombre d'observations laisse supposer  que la séquence d'ADN et la structure de la chromatine joue très probablement un rôle important. Au cours de ce projet, nous allons étudier l'impact de la méthylation, une marque épigénétique sur la fréquence et la distribution des COs chez Arabidopsis thaliana. Pour cela, nous allons utiliser une population de de lignées épigénétiques recombinantes (EpiRIls) qui sont identiques sur le plan génétique mais qui diffèrent sur leur paysage de méthylation de l'ADN à de nombreux loci. Les epiRIls serviront de parents dans une série de croisements pour étudier l'impact de de la méthylation d'ADN sur la recombinaison méiotiqueLes objectifs principaux de ce projet sont (i) de tester l'effet de l'hypométhylation de l4ADN sur la fréquence et la distribution des COs en méiose mâle et en méiose femelle (ii) d'étudier et de distinguer les effets locaux et à distance de l'hypométhylation de l'ADN (iii)d'analyser les effets d'une méthylation ciblée sur un point chaud de recombinaison sur la fréquence et la distribution des COs, et des NCOs.A notre connaissance, ce projet est pionnier sur ce type de problématique et devrait donc produire des connaissances uniques et essentiel sur le contrôle de la formation des COs par la structure de la chromatine. Ce projet devrait donc permettre  d'améliorer les stratégies de sélection basées sur la modulation des fréquences et des positions des COs en ciblant des modifications de méthylation de l'ADN
Résultats : Les cartes génétiques seront établies en utilisant les différences naturelles de séquences d'ADN entre des populations de plantes réparties tout le long du génome. Les modifications plus locales de taux de recombinaison seront étudiées en observant la réassociation de marqueurs fluorescents localisés sur des fragments chromosomiques. Les modifications ponctuelles de taux de recombinaison seront étudiées par des méthodes de biologie moléculaire qui permettent d'analyser sur des positions précises du génome sur des génomes extraits de grains de pollen.
Perspectives : La partie «analyse très fine et localisée de l'effet de la méthylation de l'ADN sur la recombinaison méiotique « est encours de travail
Publications et brevets : aucune pour le moment