Biogenèse de l'appareil photosynthétique: une approche génomique chez Chlamydomonas reinhardtii – GENOME CHLAMY

Notre laboratoire étudie la biogenèse de l'appareil photosynthétique dans l'algue verte modèle Chlamydomonas reinhardtii. Nous nous proposons d'identifier les gènes nucléaires impliqués dans ce processus par deux approches différentes : l'analyse du verdissement obtenu par transfert à la lumière d'une souche dépourvue de chlorophylle à l'obscurité ; la mutagenèse à saturation de la fonction photosynthétique. Nous utiliserons d'une part les micropuces à ADN et la RT-PCR quantitative, d'autre part la complémentation systématique, par une banque ordonnée de cosmides, d'une vaste collection de mutants de photosynthèse. Ces deux approches combinées devraient nous permettre d'identifier des gènes intervenant à tous les niveaux dans la mise en place de ce système intégré, en particulier ceux contrôlant l'expression des gènes chloroplastiques (notre domaine de prédilection) mais également : les gènes de structure des protéines solubles et membranaires de l'appareil photosynthétique et ceux impliqués dans la biosynthèse et l'intégration des lipides thylacoïdaux, pigments et cofacteurs ; les chaperones et protéases nécessaires à la mise en place de toutes ces protéines ; les gènes de régulation permettant la coordination entre biogenèse du plaste et expression des gènes nucléaires ; et d'autres catégories de gènes concourrant à l'homéostasie du plaste sous éclairement. Pour pouvoir étudier ces gènes, nous voulons mettre au point l'utilisation de la recombinaison homologue chez Chlamydomonas pour cibler des mutations dans le génome nucléaire. Nous utiliserons l'ADN simple brin, qui a été récemment été montré s'intégrer majoritairement par recombinaison homologue dans le noyau. Pour la mise au point des conditions et des vecteurs, nous commencerons par la réparation d'une courte délétion dans un gène de photosynthèse, PETC. Notre but final est de pouvoir co-intégrer une mutation ponctuelle et un marqueur de résistance à un antibiotique. Les stratégies qui seront évaluées auront comme point commun de placer le marqueur sous la dépendance des signaux d'expression du gène cible, de façon à limiter les évènements de recombinaison illégitime. Ce projet représente un développement nouveau par rapport au projet de recherche de notre Unité, déposé fin 2003. Nous avions anticipé l'introduction de la génomique de Chlamydomonas dans notre laboratoire, mais sous une forme qui restait à préciser. Le recrutement récent de S. Eberhard, la maturation rapide des programmes de complémentation menés par R. Kuras, nous permettent de proposer aujourd'hui une accélération de ce processus. Si les deux premiers volets du présent projet (transcriptome, complémentation) ne posent pas de problème de faisabilité, le troisième volet (ciblage des gènes) est plus aléatoire, mais l'enjeu est d'importance suffisante pour justifier la prise de risque. Notre expertise dans la manipulation des mutants de photosynthèse donne à notre projet une chance élevée de réussite.