Analyse de la dynamique chromatinienne d'un champignon pathogène pendant l'infection – CHOPIN

Le projet CHOPIN s'articule autour de trois WP. Nous développons une approche sans a priori pour analyser le paysage épigénomique et l'architecture nucléaire pendant l'infection (WP1). Dans une approche complémentaire, l'influence d'acteurs clés impliqués dans le remodelage de la chromatine sur la régulation de l'expression des gènes sera analysé via des approches de génétique inverse (WP2). L'analyse intégrée des différentes types de données sera prise en charge dans le WP3.

Nous avons établi la carte des modifications chromatiniennes associées à l'euchromatine ou à l'hétérochromatine pendant la culture axénique. Un certain nombre de mutants de gènes codant des protéines impliqués dans le remodelage de la chromatine ont été générés, leur analyse est en cours.

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Les champignons sont les principaux agents pathogènes des plantes, et ont un fort impact sur l’économie, la santé humaine et l’environnement. Pendant l’infection, les agents pathogènes, dont les champignons, sécrètent un arsenal de molécules, appelées effecteurs, éléments clés de la pathogénie. Leptosphaeria maculans, agent de la nécrose du collet du colza, infecte son hôte en deux étapes : une étape précoce sur jeunes feuilles de colza à l’automne et une étape tardive sur tiges de colza au printemps. Ces deux étapes sont associées à deux vagues d’expression de gènes codant des effecteurs. Les gènes codant des effecteurs exprimés au cours de l’infection précoce (effecteurs « précoces ») sont localisés dans des régions riches en éléments transposables (ET) du génome de L. maculans alors que les gènes codant des effecteurs exprimés au cours de l’infection des tiges (effecteurs « tardifs ») sont localisés dans des régions riches en gènes. Une carte de la structure de la chromatine a été récemment obtenue chez L. maculans, en condition de croissance végétative, par une approche de ChIP-seq permettant l’identification des régions euchromatiniennes (enrichies en di-méthylation de la lysine 4 de l’histone H3 ; H3K4me2) et des régions hétérochromatiniennes (enrichies en triméthylation de la lysine 9 et 27 de l’histone H3 ; H3K9me3 et H3K27me3). L’analyse des données a montré que les régions riches en ETs et les gènes codant des effecteurs « précoces » étaient enrichis en H3K9me3. Au contraire, la modification H3K27me3 est trouvée dans les régions riches en gènes et souvent associée aux gènes codant des effecteurs « tardifs ». Cette association de deux groupes de gènes codant des effecteurs, exprimés à différents moments de l’infection et dans des organes différents de la plante, avec des modifications différentes typiques de l’hétérochromatine suggère qu’un remodelage de la structure de la chromatine serait impliqué dans la régulation de l’expression de ces gènes pendant l’infection. Notre hypothèse est que la dynamique de la chromatine, tant au niveau des modifications des histones qu'au niveau de l'organisation tridimensionnelle des chromosomes au sein du noyau, explique la reprogrammation transcriptionnelle massive de l'expression des gènes pendant le cycle de vie de L. maculans sur son hôte. L’objectif du projet CHOPIN est de décrypter la dynamique de l’épigénome de L. maculans pendant l’infection de son hôte. Jusqu’à présent, des analyses ciblées de la structure de la chromatine au cours de l’interaction hôte/champignon pathogène ont été réalisées in planta mais seule l’obtention d’une vision complète de la structure de la chromatine d’un champignon pathogène pendant l’infection de son hôte permettra de conclure quant au rôle de la dynamique de l’épigénome sur la pathogénie. Afin de pouvoir réaliser des analyses de l’épigénome du champignon in planta, une approche innovante a été développée permettant de trier, et récupérer, les noyaux du champignon à partir de matériel végétal infecté par cytométrie de flux. Nous proposons d’analyser (i) la dynamique des modifications des histones associées aux gènes codant des effecteurs précoces et tardifs ainsi que l’organisation 3-D des noyaux à différents points de l’infection du colza et (ii) le rôle de protéines impliquées dans la méthylation / déméthylation de H3K9/K27me3 dans la régulation de l’expression des gènes et l’organisation de l’épigénome en réalisant l’analyse fonctionnelle de ces protéines ; iii) l’analyse intégrative des données générées permettra de faire la lumière sur le rôle de l’épigénome dans la régulation de l’expression des gènes et de la pathogénie. En plus d’apporter des connaissances originales concernant l’interaction plante/champignon pathogène, la compréhension de cette dynamique pourra ouvrir la voie à des stratégies de sélection variétale innovantes pour un meilleur contrôle des maladies causées par des champignons phytopathogènes.