Modulation de la dormance des semences par les ARN non codants en réponse à la température – RNASEED

Les semences sont fondamentales pour l'agriculture et elles constituent une source alimentaire majeure pour les hommes et les animaux. Le changement climatique devrait avoir un impact considérable sur leur germination car la phénologie de la germination est étroitement contrôlée par les signaux de l’environnement. En particulier, le régime thermique au moment de la formation des semences sur la plante a un impact direct sur la dormance à la récolte, ce qui peut directement influencer la levée des semis et la productivité de tous les agrosystèmes. Le projet RNASEED associe les 3 partenaires suivants: Institut de Biologie Paris-Seine, Sorbonne Université (P1), Institut des Sciences Végétales Paris Saclay (P2), Institut Jean Pierre Bourgin (P3). Nous étudierons l'effet du régime thermique pendant le développement des semences d'Arabidopsis, principalement perçu via le métabolisme et la signalisation de l'hormone acide abscissique (ABA), sur leur dormance à maturité. L'objectif de RNASEED est de déterminer si l'effet de la température sur la dormance des semences peut être modulé par la régulation de l'expression génique par les ARN non codants, qui est une composante peu étudiée du transcriptome dans ce contexte. RNASEED s’appuiera tout d'abord sur les nombreuses données transcriptomiques préliminaires, disponibles auprès des P1 et P3, obtenues dans le cadre du projet européen ECOSEED, et qui suggèrent que les petits ARN et les ARN antisens jouent un rôle dans la régulation de la dormance. Ensuite, grâce à des outils génétiques, des analyses du transcriptome et du traductome nous produirons des données fondamentales sur les mécanismes contrôlant la dormance des semences qui permettront de concevoir un nouveau réseau moléculaire de régulation de la dormance intégrant l'action des petits ARN et des ARN antisens. En sus des approches de génétique et de génétique inverse pour moduler l’abondance d’ARN régulateurs dans les réseaux transcriptionnels, nous développerons également des technologies de nanoparticules afin de fournir ces ARN aux semences dormantes avec l'objectif de permettre leur germination. RNASEED est divisé en 4 work-packages (WP) intégrant analyse de données, approches expérimentales et transfert des connaissances vers des applications potentielles. En combinant l'exploration des données transcriptomiques issues du projet ECOSEED et la préparation de bibliothèques de petits ARN (WP1), nous construirons un réseau moléculaire qui intégrera le rôle des petits ARN dans la réponse à la température des semences en développement. L'analyse de ce réseau permettra d'identifier des ARNs, des ARN antisens ou des cibles présentant une fonction potentielle dans le contrôle de la perception de la température des semences en développement (WP2). Les candidats identifiés seront ensuite validés en modifiant leur expression dans les semences (délétion via CRISPR-cas9 ou surexpression) et en évaluant le phénotype de germination des semences ainsi obtenues (WP3). De plus, nous étudierons également leur rôle dans la traduction sélective qui contrôle la germination des semences (WP3). Enfin, RNASEED vise également à transférer les connaissances acquises vers des applications pratiques et nous essaierons de moduler la dormance grâce à l'utilisation de nanoparticules qui fourniront les ARN régulateurs identifiés aux semences (WP4). Nous développerons donc une technologie qui permettra d’incorporer les ANR dans des nanoparticules afin de les fournir aux semences dormantes par pelliculage ou par un traitement de prégermination dans le but de permettre leur germination en conditions non-optimales. Ainsi, RNASEED apportera de nouvelles connaissances dans la compréhension du rôle des ARN non codants dans la biologie des semences et il fournira de nouveaux outils technologiques pour moduler la dormance au moment du semis.