Lecture de l'épitranscriptome du stress thermique chez Arabidopsis – HEAT-EpiRNA

Dans un contexte de réchauffement climatique, les plantes doivent affronter de plus en plus souvent des conditions environnementales défavorables à leur croissance et à leur développement. Leur réponse aux stress environnementaux implique de nombreux systèmes de perception et de signalisation induisant la reprogrammation de l’expression génique nécessaire à l’acquisition des propriétés de résistance. Cette reprogrammation n’est pas le seul fait d’un contrôle génétique de la transcription, mais dépend aussi de régulations épigénétiques et de modifications post-transcriptionnelles. Pour développer de nouveaux cultivars à fort rendement malgré des conditions environnementales de plus en plus défavorables, il est nécessaire d’accroitre nos connaissances de ces mécanismes non-génétiques.
L’épitranscriptome représente l’ensemble des modifications chimiques portées par les ARN d’une cellule. La modification la plus abondante est la méthylation N6 des adénosines internes (m6A), cruciale à la survie des plantes. m6A et les propriétés des méthylases et déméthylases associées à cette marque, sont conservées chez les plantes. Chez les animaux, la présence de m6A permet à des « lecteurs » de fixer les ARN et de diriger l’intervention d’effecteurs agissant sur l'état chromatinien, la régulation de l’épissage, la stabilité et la traduction des ARNm. Bien que les mécanismes de reprogrammation de l’activité transcriptionnelle en réponse au stress soient activement étudiés, l'implication des m6A et de leurs lecteurs est encore largement inconnue. Chez les animaux, la relocalisation nucléaire d'un lecteur cytoplasmique des m6A est nécessaire à la synthèse sélective des protéines de stress thermique révélant ainsi le rôle des m6A et de leurs lecteurs dans les changements d'expression des gènes. Nous postulons qu'un moyen d'altérer l'expression des gènes repose sur un changement des lecteurs qui reconnaissent les ARNm méthylés et/ou sur la régulation stress-dépendante de leur fonction. Cependant, l’identification des lecteurs, leur mode de régulation, leurs rôles moléculaires et physiologiques pour la survie des organismes au stress restent largement inconnus.
Nos données préliminaires suggèrent qu’une régulation de l’activité des lecteurs m6A par le stress est très répandue. Nous avons identifié les premiers lecteurs de m6A de plante. Ainsi, alors que l'un d'entre eux semble être régulé par des phosphorylations induites par le stress thermique, un autre de ces facteurs serait requis pour la dégradation thermo-induite de 25% du transcriptome d'Arabidopsis. Le projet HEAT-EpiRNA vise à identifier et comprendre le rôle et la dynamique d’action des lecteurs m6A de plantes lors d’un stress thermique et à déterminer/décrypter leur importance dans la thermotolérance. Les trois programmes de travail proposés vont permettre d’identifier de nouveaux lecteurs m6A (WP1), de comprendre leurs rôles comme régulateurs post-transcriptionnels en situation de stress dans le cytoplasme (WP2) et dans le noyau (WP3). Nous étudierons aussi les modifications post-traductionnelles permettant de reprogrammer l’action des lecteurs lors d’un stress et leur rôle dans l’acquisition de la thermotolérance (WP2 et 3). Notre consortium regroupe 2 équipes françaises et 2 équipes britanniques possédant des compétences complémentaires sur les m6A de plantes (P1 & P3), le stress thermique et la régulation des ARNm (P1), la chromatine (P2), et la maturation des ARNm nucléaire (P4). Par ailleurs, ce consortium a déjà généré un ensemble conséquent de résultats préliminaires qui valident la stratégie expérimentale proposée. HEAT-EpiRNA est donc un projet pionnier (comme l'étaient les projets épigénétiques ADN il y a quelques années).qui a le potentiel de permettre d’obtenir un ensemble de données fondamentales sur l’épitranscriptome qui pourraient en plus permettre le développement de cultivars plus résistants aux conditions extrêmes imposées par les changements climatiques