Triple approche pour optimiser le ciblage génique chez les plantes – GENETOP

Des exigences d’ordre à la fois agronomiques, économiques, de santé humaine et environnementales, poussent l’agriculture vers une perpétuelle amélioration des plantes cultivées. La transgénèse constitue une technique performante pour la création de nouvelles variétés végétales. Complémentaire des techniques classiques de la génétique, elle présente en outre certains avantages. Ainsi, la transgénèse permet l'introduction du caractère souhaité, et de lui seul, en une seule étape, ce qui contraste avec l'introduction de caractères d'une espèce sauvage dans une variété cultivée, qui nécessite des années de retrocroisements. En outre, l'origine de la séquence introduite n'est pas limitée à une espèce sexuellement compatible, ni même au règne végétal. Néanmoins, une des limitations du système de transgénèse actuel est le caractère aléatoire de l’insertion du gène d’intérêt dans le génome de la plante hôte. Ceci rend difficile le contrôle de l’expression spatio-temporelle du transgène et peut même avoir un effet mutagène. De plus, l’utilisation de marqueurs de sélection, souvent basés sur des résistances à des antibiotiques, et dont on ne peut s’affranchir qu’à l’aide de stratégies relativement lourdes, contribue aux problèmes d’acceptabilité des plantes transgéniques. Un moyen de contrôler le lieu précis d’insertion d’un transgène et d’éviter potentiellement l’utilisation de marqueurs de sélection est le ciblage génique par recombinaison homologue. Cependant cette technique ne fonctionne pas à l’heure actuelle à des fréquences suffisamment élevées pour permettre son utilisation en routine chez les plantes. La maîtrise de la recombinaison homologue chez les végétaux supérieurs représente donc un formidable enjeux dans le but d’une transgénèse plus précise. En plus de permettre l’intégration ciblée de transgènes, une autre application du ciblage génique par recombinaison homologue pour l’amélioration des plantes est la possibilité d’une modification précise du génome. Ceci rend possible le remplacement d'allèle, stratégie prometteuse dans le cadre du développement des approches « QTL », qui ont pour but, notamment, d’aboutir à la caractérisation d’allèles d’intérêt. Du point de vue de la recherche fondamental la possibilité de modifier de façon précise la séquence codante des gènes rendra possible, grâce à la mutagénèse dirigée, des études fonctionnelles fines des protéines correspondantes. Chez les plantes supérieures et chez les mammifères la réparation des cassures double brin de l’ADN se fait majoritairement par recombinaison illégitime ce qui explique les faibles taux de ciblage génique observés chez ces espèces. Au contraire, chez Saccharomyces cerevisiae et dans le domaine végétal chez la mousse Physcomitrella patens, le mécanisme prépondérant est la réparation par recombinaison homologue. Notre projet vise à permettre le ciblage de gène chez les plantes supérieures. Pour cela nous souhaitons approfondir nos connaissances sur les mécanismes de recombinaison homologue et illégitime chez 3 espèces modèles Physcomitrella, Arabidopsis et le riz pour lesquelles de nombreux outils de génomique sont disponibles. Ce travail doit aboutir à l’élaboration de stratégies permettant d’augmenter le ciblage génique chez les deux plantes cultivées que sont le riz et le maïs chez qui seront développés en parallèle grâce à la technologie meganucléase, des sites idéales pour le ciblage (lignées ‘landing pad »). La synergie entre ces deux objectifs doit permettre à terme une utilisation en routine de la stratégie de ciblage génique dans le but d’avoir un outil de génomique fonctionnel très performant et de faire de la transgénèse ciblée chez les plantes cultivées.