Formation, composition biochimique et fonctions des agrégats ribonucléoprotéiques cytoplasmiques induits par le stress chez Arabidopsis – PLANT RNPBODIES

Dans un contexte de changement global du climat, le maintien de notre production agricole dépendra très largement de notre capacité à comprendre les processus fondamentaux permettant aux plantes de résister aux stress environnementaux. Malheureusement, nous savons encore peu de choses sur les mécanismes moléculaires permettant à une plante de survivre lors d’une variation brutale de son environnement. Des études récentes ont montré que les mécanismes de régulation post-transcriptionnelle de l’expression des gènes jouent un rôle central dans cette réponse, et qu’une reprogrammation majeure de la traduction des ARN messagers (ARNm) est souvent impliquée. La localisation sub-cytoplasmique des ARNm est importante dans cette régulation. En effet, les ARNm sont en équilibre dynamique entre trois localisations fonctionnelles, les polysomes contenant les ARNm en cours de traduction et les PB (processing bodies) et SG (stress granules) qui regroupent les ARNm qui ne sont plus traduits. Chez les animaux, les SG sont des agrégats dynamiques contenant des ARNm non traduits associés à des facteurs d’initiation de la traduction, à la sous-unité 40S du ribosome ainsi qu’à d’autres facteurs. Les PB sont des granules contenant des ARNm non traduits associés à des facteurs impliqués dans la dégradation des ARN. Les SG et PB d’animaux contiennent également des facteurs impliqués dans la régulation de la traduction et le clivage des ARNm par les petits ARN (miARN et siARN) et certains résultats suggèrent que c’est également le cas chez les plantes. La composition et le rôle des SG et PB en réponse au stress sont pour l’instant très mal compris, mais ces structures semblent essentielles à la survie. L’objectif principal de ce projet est, en utilisant des approches de biologie cellulaire, de biochimie, de génétique et de génomique, de mieux comprendre le rôle biologique joué par les agrégats ribonucléoprotéiques cytoplasmiques de plantes dans la régulation post-transcriptionnelle des gènes en réponse au stress. Ce projet répondra aussi à des questions concernant le rôle de la phosphorylation d’eIF2a dans la réponse au stress chez la plante ainsi que sur la place de la N-glucosamination des protéines dans ce processus. Pour réaliser ces objectifs, nous allons identifier les conditions de stress conduisant à la formation d’agrégats (PB, SG ou autres) et caractériser leur composition protéique. Par la suite, nous étudierons les conditions biochimiques et génétiques influençant la formation de ces agrégats en incluant dans notre analyse des mutants affectés dans les voies de régulation post-transcriptionelle par des petits ARN (PTGS). Finalement, nous identifierons les substrats ARN associés aux protéines membres de ces agrégats, et nous procéderons à une analyse fonctionnelle de ces structures sur la stabilité et/ou la traduction des ARN associés ainsi que sur la voie PTGS. Beaucoup des questions posées par ce projet n’ont pas de réponse connue, ni chez les plantes, ni chez d’autres modèles eucaryotes. Nous estimons que l’étude des agrégats cytoplasmiques chez les plantes présente l’avantage majeur de permettre une meilleure intégration des données moléculaires au niveau physiologique et donc d’apporter des données originales qui pourront, en partie, être extrapolées aux autres modèles. Arabidopsis est également un modèle très important pour l’étude du processus de PTGS et la caractérisation des agrégats RNP cytoplasmiques est nécessaire à la compréhension du PTGS chez la plante. Les partenaires impliqués dans ce projet ont une grande expertise de la régulation de la transduction en condition de stress, des mécanismes permettant la dégradation des ARN, ainsi que de la biologie des petits ARN et du processus du PTGS. Leur collaboration au sein de ce projet permettra de développer un jeu commun d’outil et surtout de traiter un nombre beaucoup plus important de questions biologiques que ne pourrait le faire chaque partenaire individuellement.