Réorganisation des nucléosomes induite par le stress chez les plantes – SINUDYN

Nous caractérisons des lignées de plantes présentant soit une incorporation modifiée des histones soit exprimant des variants d'histones étiquetés. Ces lignées sont analysées par des techniques complémentaires (analyse quantitative par imagerie, RNA-Seq et ChIP-Seq) qui nous permettront d'étudier l'occupation nucléosomale, la transcription, l'organisation nucléaire et le réassemblage des nucléosomes et leurs modifications post-traductionnelles induits par le stress thermique.

Ce projet renforce la collaboration entre les deux équipes partenaires et ouvrira la voie à des interactions fructueuses dans l'avenir. En effet, nous avons déjà obtenu une bourse PHC (Partenariat Hubert Curien) qui finance les frais de voyage entre les deux laboratoires partenaires.

Le matériel et les outils uniques que nous avons générés ainsi que le développement de nouvelles avancées technologiques nous permettent de mieux comprendre les mécanismes contrôlant la dynamique des nucléosomes pendant le stress thermique. De plus, les données et les outils générés seront de précieux atouts pour explorer davantage le mécanisme général de remplacement des histones en dehors de la phase S et le défi que cela présente pour le maintien de l’information épigénétique.

To date, no manuscript describing results of this collaborative project has been submitted.

Chez les eucaryotes, l’ADN est organisé sous la forme de chromatine dont l’unité de base est le nucléosome. Celui-ci est composé d'histones, des protéines hautement conservées au cours de l’évolution et qui existent sous la forme de variants, supports de modifications post-traductionnelles particulières. La position des nucléosomes ainsi que leur composition sont des éléments majeurs de l’information épigénétique qui, associée à l’ADN génomique, est transmise aussi bien au cours des mitoses que de la méiose. L'information contenue dans la séquence d’ADN est copiée fidèlement au cours de la réplication assurant ainsi la conservation de l’information génétique. Au contraire, les modifications auxquelles sont sujets les nucléosomes (organisation, composition en variants d’histones) varient au cours du développement ou entre différents types cellulaires et affectent ainsi les profils d’expression génique et contribuent aux processus de différenciation et de développement cellulaire.
En opposition à ces changements programmés, l’exposition prolongée à de hautes températures peut conduire à une dissociation globale des nucléosomes de l’ADN, associée à une activation transcriptionnelle de gènes ou de transposons éteints. Bien que ces variations de l’expression génique soient temporaires, elles produisent un effet durable sur l’organisation de l’hétérochromatine dans des cellules différenciées de feuilles. Le complexe Chromatin Assembly Factor (CAF), une chaperonne d’histone H3-H4 conservée au cours de l’évolution, est requis pour le retour à l'état initial de la structure chromatinienne et la reformation des nucléosomes.
Dans le cadre de ce projet, nous voulons étudier les processus moléculaires impliqués dans la dissociation et le réassemblage de ces nucléosomes, et la nature exacte des évènements qui affectent durablement l’organisation de la chromatine. Dans cette optique, nous ciblerons en particulier le rôle des chaperonnes d’histones H3-H4 dans le processus de retrait et d’approvisionnement d’histones, ainsi que la dynamique de différents variants H3 dans la chromatine. De la même manière, nous voulons savoir dans quelle mesure les changements induits par le stress thermique au niveau d'un tissu différencié comme la feuille affectent aussi les tissus méristématiques. Il s’agit d’une question majeure puisque les modifications épigénétiques induites par l’environnement sont susceptibles d’affecter les générations suivantes, et qu’à ce jour nous ne disposons pas d’évidences moléculaires de ces phénomènes. Nous combinerons l’expertise de notre équipe dans le domaine de la biologie moléculaire des chaperonnes et variants d’histones ainsi que dans l’analyse cytologique de l’organisation nucléaire, avec le savoir-faire du laboratoire partenaire dans les mécanismes de stress et d’analyse globale de transcription et d’occupation nucléosomale. Nous nous attendons à ce que le projet offre une nouvelle vision de l’impact de conditions environnementales néfastes sur l’hérédité, et nous permette de caractériser un volet de l’épigénétique qui est encore méconnu à ce jour. Les porteurs du projets ont d’ores et déjà établi une collaboration fructueuse et désirent amplifier ce partenariat impliquant de jeunes chercheurs, dans un environnement académique et scientifique stimulant et de qualité.