Projet ANR-14-CE10-0015 – HEAT-ADAPT : Régulation post-transcriptionnelle de la réponse au stress thermique chez la plante
Programme : Une nouvelle représentation du vivant (DS0401) 2014
Année de financement : 2014
Coordinateur du projet : Monsieur Jean-Marc Deragon (Laboratoire Génome et développement des Plantes)
Partenaires : Central Research Academy; Laboratoire public
Montant : 196248.0 euros
Date de début : 2014
Durée : 48 mois
Résumé : Dans un contexte de réchauffement climatique mondial, l’étude des mécanismes permettant aux plantes de survivre aux stress environnementaux est primordiale pour assurer le maintien de la production agricole dans les années à venir. Les experts du climat prévoient une hausse des températures de 1,5 à 5,8 °C d'ici 2100 ce qui pourrait entraîner une diminution de 15% à 50% des rendements agricoles. Les étés exceptionnellement chauds des dernières années ont fait subir aux plantes des températures extrêmes qui, combinées à d'autres stress comme la sécheresse, ont déjà eu un impact négatif sur la production agricole mondiale. Il est donc urgent de comprendre comment les variations climatiques impactent le cycle de vie des végétaux afin d’adapter rapidement l'agriculture aux futures hausses de température. Nous avons actuellement une connaissance limitée des mécanismes moléculaires par lesquels les plantes survivent aux stress. Par conséquent, l'étude de la régulation de l'expression des gènes en réponse à des signaux environnementaux est fondamentale pour mieux comprendre comment les plantes grandissent et se développent. Nous avons récemment découvert que les plantes reprogramment radicalement la dégradation de leurs ARNm lors d’un stress thermique. En effet, nous avons observé que la protéine de liaison à l'ARN LARP1 s’associe lors d'un stress thermique (15 min à 38 ° C) avec l’exonucléase (5’-3’) XRN4 pour mettre en place un processus massif de dégradation des ARNm qui cible plus de 4500 ARNm chez Arabidopsis. LARP1 est nécessaire pour adresser XRN4 aux polysomes pendant le stress thermique, suggérant qu'une partie de la dégradation est amorcée sur des ARNm encore engagés dans la traduction. Nous avons également montré que des plantes incapables de produire XRN4 sont clairement affectées dans leur capacité à survivre à au moins un régime de stress thermique. Dans l'ensemble, ces résultats suggèrent fortement que les plantes régulent la réponse au stress thermique en induisant un processus essentiel de dégradation ciblée des ARNm. Suite à ce travail pionnier, de nombreuses questions demeurent. En particulier, nous voulons identifier dans ce projet: 1) Quel est le répertoire complet des ARNm affectés lors d'un stress thermique, 2) Quels sont les autres acteurs moléculaires impliqués, 3) Comment les ARNm sont sélectionnés pour la dégradation et 4) quelle est l'importance physiologique pour la plante de ce processus de dégradation. Pour répondre à ces questions, ce programme combinera des approches de biochimie, de génétique et de phénotypage avec l'utilisation d'approches génomiques innovantes. En effet, nous utiliserons un approche originale de marquage non-radioactif couplée à un séquençage massif nous permettant de conduire une étude globale de la stabilité des ARNm à 20°C et 38°C. Nous évaluerons aussi l'importance des marques épigénétiques de méthylation sur la stabilité des ARNm en réalisant une analyse du méthylome ARN à 20°C et 38°C. La plupart des études à ce jour ont analysé le phénomène de la thermotolérance des plantes au niveau transcriptionnel. Une grande originalité de ce travail est de postuler que le processus post-transcriptionnel est également déterminant pour l’acquisition des propriétés de thermotolérance. Les quatre modules de travail interdépendants de ce projet permettront de déterminer pour la première fois l'importance physiologique de la dégradation des ARNm pour la survie des plantes au stress thermique. Les deux partenaires du projet sont fortement complémentaires et ont déjà collaboré à la découverte initiale de la voie de dégradation induite par la chaleur. Le partenaire 1 possède une forte expertise dans les études moléculaires du métabolisme des ARNm alors que le partenaire 2 est un expert des méthodes de phénotypage permettant d’explorer et de caractériser le phénomène de thermotolérance. Le regroupement de ces deux partenaires va permettre de faciliter l'avancée des connaissances dans ce domaine.