Projet ANR-11-PDOC-0020 – NitroNet : Identification et modélisation des réseaux moléculaires impliqués dans la perception et la transduction du signal nitrate chez Arabidopsis
Programme : Retour Post-Doctorants (RPDOC)
Année de financement : 2011
Coordinateur du projet : Monsieur Gabriel Krouk (CENTRE NATIONAL DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE - DELEGATION REGIONALE LANGUEDOC-ROUSSILLON)
Partenaires : Biochimie et Physiologie Moléculaire des Plantes
Montant : 239160.0 euros
Date de début : 2012
Durée : 36 mois
Résumé : Identification et modélisation des réseaux moléculaires impliqués dans la perception et la transduction du signal nitrate chez ArabidopsisLe projet NitroNet a pour but d’identifier et de modeliser les reseaux transcriptionnels de genes a impliques dans le controle de la signalisation nitrate chez Arabidopsis thaliana.Des facteurs de transcriptions sont aux centre de l’investigation ainsi que la definition d’un carte a l’echelle du genome entire de l’occupation des promoteurs de genes en reponse au signal nitrate.
Modeliser pour predire.La fourniture de nitrate aux plantes declenche l'induction d'un grand nombre de genes impliques dans son transport et son assimilation  (Gojon et al., 2009; Krouk et al., 2010b) (reponse primaire au nitrate). Comprendre ce phenomene est un enjeu majeur pour des aspects a long terme. Le but ultime de cette approche sera de modeliser et de predire les reseau de regulation de genes affectant le transport et l'assimilation de l'N.
De la biologie des systemes a la prediction du role in plata de facteurs de transcriptionsLe travail est articule autour de 2 niveaux. Le premier est focalise sur l’etude des cibles directes et fonctionnelles de facteurs de transcription regules par le nitrate et predits comme influent par les modeles. Le second utilisera la technique du Digital Genomic Footprinting pour dresser une carte des occupations des promoteurs de genes en reponse au nitrate. Les resultats seront combines dans des modeles a vise predictive.
Résumé de la soumission : L’ion nitrate (NO3-) est la principale source d’azote pour la nutrition des végétaux, mais est également, en soi, une molécule signal gouvernant de nombreux aspects de la physiologie et du développement des plantes. Les mécanismes moléculaires de la perception du NO3- et des voies de signalisation qui en découlent sont encore dans l'ensemble largement inconnus. Le but de ce projet de recherche est d’identifier et de caractériser des acteurs moléculaires impliqués dans la perception et la signalisation du NO3- chez Arabidopsis thaliana. Pour ce faire, 3 approches complémentaires sont envisagées. Premièrement, des gènes candidats (issus d’approches transcriptome) seront étudiés pour leur implication dans la régulation de l'expression génique par le NO3-. Deuxièmement, un travail à large échelle de détection des sites d’occupation des promoteurs en réponse au NO3- permettra de dresser une cartographie des interactions ADN-protéine dépendantes du NO3-. Ce travail débouchera sur l’identification d’éléments cis et trans-regulateurs de la réponse au NO3-. Ces nouveaux éléments seront intégrés dans des modèles de réseaux géniques de régulation, qui viseront à rendre compte de la complexité de l'action du NO3- sur des fonctions physiologiques essentielles, et de son rôle sur la coordination des réseaux transcriptionnels.
Résultats : Le travail a d’emblé été focalise sur la caractérisation d’une sous famille de facteur de transcription (FT) appartement à la grande famille des Myb dont l’expression est très fortement contrôlée par le nitrate. Ces derniers étant aussi prédits par des modèles de types State Space comme très influant dans le contrôle de cette signalisation (pour détails voir : Krouk et al. Genome Biology, 2010). Ces facteurs de transcriptions on été clonés dans un vecteur d’expression en protoplastes (permettant la fusion traductionnelle du gène avec le récepteur au glucocorticoïde du rat), de façon a étudier a l’échelle génomique, les cibles fonctionnelles « directes » d’un des membres de la famille de ces facteurs de transcription. Cette partie a été complétée avec succès. L’étude des catégories fonctionnelles auxquelles appartiennent les cibles (plusieurs centaines) de ce facteur a permit de prédire qu’il contrôle de nombreux aspects de la physiologie de la plante, en particulier une coordination entre les signaux phosphate et nitrate.
Perspectives : Ce travail continue conformement aux objectifs fixes dans la partie Scientifique du Projet. i.e: i) modelisation des reseaux de genes, ii) Digital Genomic Footprinting, iii) etude du role physiologique des Tfs identifies.
Publications et brevets : Soumis le 28 juin 2012
A transient transformation system for genome-wide transcription factor target assessment
Bastiaan O. R. Bargmann1*, Amy Marshal-Colon1, Idan Efroni1, Sandrine Ruffel1, Kenneth D. Birnbaum1, Gloria M. Coruzzi1†, Gabriel Krouk1,2†
1 Center for Genomics and Systems Biology, Department of Biology, New York University, New York, NY 10003 USA.
2 Biochimie et Physiologie Moléculaire des Plantes, UMR 5004 CNRS/INRA/SupAgro-M/UM2, Institut de Biologie Intégrative des Plantes-Claude Grignon, Montpellier, France
* Present address: Section of Cell and Developmental Biology, University of California, San Diego, La Jolla, CA 92093, USA.
† Corresponding authors.