Floral Pioneer Factors – FLOPINET

Chez les eucaryotes, l’initiation de programmes développementaux nécessite des modifications importantes de l’expression génique et de la structure de la chromatine. Les facteurs de transcription (TF) capables de déclencher de tels événements sont appelés régulateurs « maîtres ». Leurs mécanismes d’action demeurent encore largement méconnus. Des données récentes suggèrent que certains d’entre eux agissent comme des facteurs «pionniers» en se fixant à leurs sites de liaison dans des régions fermées de la chromatine et en déclenchant son remodelage soit directement, soit en recrutant des remodeleurs chromatiniens.
Chez les plantes, quelques régulateurs « maitres » pourraient agir comme pionniers au cours du développement des fleurs, une transition développementale majeure, connue pour impliquer l'activation des régions fermées de la chromatine. Le facteur LEAFY (LFY) joue un rôle central dans le développement floral. En utilisant une approche structurale, nous avons montré que LFY possède un domaine d'oligomérisation qui lui confère la capacité de se lier à des régions fermées de la chromatine (résultat non publié du Partenaire 1). Deux facteurs de la famille MADS, APETALA1 et SEPALLATA3 jouent aussi un rôle central (sous forme de tétramères) dans l'initiation florale et la différenciation des organes floraux. Des données récentes (Partenaire 2) suggèrent fortement que ces deux facteurs augmentent localement l’accessibilité de la chromatine en s’y fixant. Nous faisons l’hypothèse de la capacité des facteurs MADS à se tétramériser pourrait être essentielle pour cette fonction.
Le but de se projet est d’étudier la fonction pionnière de ces 3 facteurs (que nous nommons PPTF pour Plant Pioneer TF). Même s’ils ont été extensivement étudiés génétiquement, les mécanismes moléculaires qui sous-tendent leur fonction sont largement inconnus et leur activité pionnière potentielle n'a pas été explorée.
En utilisant une approche intégrée in vitro et in vivo, notre projet abordera les mécanismes moléculaires d’action des PPTF allant du niveau moléculaire jusqu’à celui de l’organisme. En combinant des expériences biochimiques, cristallographiques et de microscopie à force atomique, nous éluciderons les bases moléculaires et la dynamique des interactions entre PPTF, remodeleurs et nucléosomes. En se basant sur ces résultats, les mutants de PPTF affectés dans leur capacité à s’oligomériser ou à recruter les remodeleurs seront générés pour faciliter les études in vivo. Nous étudierons également comment les PPTFs (et les mutants d’oligomerisation ou d’interaction avec les remodelleurs) interagissent avec la chromatine in vivo et modifient sa structure par une série d’expériences génomiques utilisant les techniques de DNase-seq (accessibilité de la chromatine), MNase-seq (position des nucléosomes) et ChIP-seq (fixation des PPTFs). Ces études permettront de déterminer si les PPTFs initient le remodelage chromatinien et quelles sont les propriétés requises pour cette action. Enfin, les variations d’accessibilité s’accompagnent également de changements d’organisation tridimensionnelle du génome que les techniques récentes de « chromosome conformation capture » permettent d’étudier et dans lesquels les facteurs oligomériques peuvent jouer un rôle. Nous étudierons les effets potentiels des PPTF sauvages et mutés sur la structure tridimensionnelle de la chromatine au niveau génomique.
En tirant parti des complémentarités de la biochimie structurale et de la génomique, notre projet permettra des avancées fondamentales dans la compréhension du mode de fonctionnement des facteurs pionniers chez les plantes et pourra potentiellement élucider des mécanismes généraux d’action de régulateurs développementaux.