Comprendre le mode d'action du facteur de transcription NF-YA1 spécifique de l'intearction symbiotique rhizobium-légumineuses chez Medicago truncatula – NODCCAAT

Les plantes appartenant à la famille des légumineuses interagissent symbiotiquement avec des bactéries fixatrices d’azote appelées rhizobia. Ceci leur permet de pousser avec de faibles apports azotés contribuant à une agriculture plus durable. Cette interaction symbiotique permet la formation d’un nouvel organe racinaire appelé nodule, au sein duquel l’azote atmosphérique est fixé au bénéfice de la plante. Le développement nodulaire est spécifiquement contrôlé par le facteur de transcription (FT) NF-YA1 qui appartient à la famille des CCAAT-box binding factors également appelée Nuclear Factor Y (NF-Y). Ces FT sont composés de la sous-unité de liaison à l’ADN: NF-YA associée à 2 sous-unités histones-like: NF-YB et NF-YC. De manière intéressante NF-Y est à la fois un TF classique se liant aux boites CCAAT de promoteurs mais il permet aussi à d’autres TF d’accéder à l’ADN. Alors que chez les animaux, NF-Y est essentiellement un régulateur clé de la progression du cycle cellulaire, dont chaque sous-unité est codée par un seul gène, il y a eu chez les plantes une diversification structurelle et fonctionnelle qui a conduit à l’apparition de familles multigéniques d’environ 10 membres possédant parfois des profils d’expression et des fonctions très spécifiques. Par exemple NF-YA1 est rapidement, fortement et spécifiquement exprimé uniquement au cours du développement nodulaire et des lignées KO ne développent que peu de nodules de petite taille et sans méristème apical. Le but de ce projet, organisé en 6 parties (WP) synergiques, associant des équipes avec des compétences complémentaires provenant du LIPM à Toulouse et de l’IPS2 à Saclay. est de comprendre en profondeur le mode d’action de NF-YA1. Dans le WPI, nous déterminerons les sites de liaison de NF-YA1 sur le génome par la technique de ChIP-Seq. De plus les gènes dont l’expression dépend directement de NF-YA1 seront identifiés par une analyse de transcriptome comparée entre plantes sauvages, surexpresseurs et mutants par la technique de RNA-Seq. Ces deux approches complémentaires devraient permettre d’identifier des cibles directes de NF-YA1. Dans le WPII nous chercherons à comprendre l’impact épigénétique de NF-YA1. D’abord, nous effectuerons des analyses ChIP-Seq, à l’aide d’anticorps contre des modifications activatrices et répressives d’histones. Ensuite nous déterminerons le rôle de NF-YA dans l’accessibilité de la chromatine par la technique d’ATAC-Seq à l’échelle du génome mais avec une attention particulière pour les régions cibles identifies dans le WPI. Le rôle de NF-YA1 dans l’organisation nucléaire sera alors estimée par des techniques de chromatin conformation capture (3C). Enfin les interactions entre voies de régulation hormonales et impact épigénétique de NF-YA1 seront étudiées. Dans le WPIII nous identifierons et caractériserons les protéines présentes au sein de complexes avec NF-YA1 par la technique de TAP/MS ce qui devrait ouvrir de nouvelles perspectives concernant les mécanismes de régulation classiques et épigénétiques de l’expression génique par ce TF. Dans le WPIV nous identifierons et caractériserons les longs ARN non codants interagissant avec NF-YA1 par la technique de RIP. Leur rôle dans l’expression de gènes cibles (identifiés dans les WPI&II) et de la topologie de la chromatine des régions concernées seront alors étudiés. Le WPV sera dédié à l’analyse et l’intégration des données grâce notamment à l’outil JBROWSE et devrait permettre une vue d’ensemble du mode d’action de NF-YA1 au cours de la nodulation. Le WPVI proposera une analyse fonctionnelle des candidats les plus prometteurs identifiés dans les différents WP par approche RNAi et surexpresseurs. Les données générées au cours du projet NODCCAAT devraient enfin aider à définir de nouvelles stratégies pour promouvoir un meilleur développement nodulaire dans des conditions adverses et pour le transfert de la nodulation à des plantes d‘intérêt agronomique non fixatrices d’azote.