Compréhension du rôle d'un facteur de transcription pionnier au cours de la symbiose rhizobium-légumineuses et dans l'infection par les nématodes à galles. – MELONOD

Les plantes appartenant à la famille des légumineuses sont capables d'interagir avec des bactéries du sol fixatrices d'azote, collectivement appelées rhizobia. Cette interaction symbiotique, appelée symbiose légumineuse-rhizobium (SLR), conduit à la formation d'un organe facultatif appelé nodule racinaire, à l'intérieur duquel l'azote atmosphérique est fixé par les bactéries au profit de la plante. Dans le sol, les légumineuses sont également menacées par les nématodes à galles (NG) qui induisent la formation d'un nouvel organe racinaire appelé galle contenant des cellules hypermétaboliques, multinucléées et géantes qui servent de source unique de nutriments. Ces interactions apparemment très différentes partagent néanmoins certaines voies génétiques communes. Le développement des nodules est spécifiquement contrôlé par le facteur de transcription NF-YA1, qui se lie aux boîtes CCAAT. Il est intéressant de noter que nous avons récemment montré que NF-YA1 est également fortement régulé dans les galles induites par les NG et que les mutants nf-ya1 sont affectés dans les deux interactions. Les NF-Y sont considérés comme des facteurs de transcription pionniers modulant l'accessibilité de la chromatine localement. En outre, nous avons montré que NF-YA1 régule l'expression de nombreux gènes en réponse aux rhizobia, y compris des régulateurs chromatiniens émergents : les longs ARN non codants (lncRNA). L'objectif du projet MELONOD est de déchiffrer les mécanismes communs et spécifiques par lesquels le facteur de transcription pionnier NF-YA1 régule à la fois la symbiose rhizobienne bénéfique et les interactions pathogènes avec les NG dans la légumineuse modèle Medicago truncatula. MELONOD sera subdivisé en trois axes : (i) une liste de gènes cibles directs de NF-YA1 communes et specifiques aux deux sera fournie. Ceci sera réalisé par une combinaison d'approches RNA-seq et ChIP-seq ; (ii) MELONOD caractérisera aussi le paysage chromatinien au niveau des sites cibles de NF-YA1 par quatre approches complémentaires. L'occupation des nucléosomes sera étudiée par ATAC-seq. Un séquençage au bisulfite du génome entier sera effectué pour identifier les régions différentiellement méthylées dans les nodules et les galles. L’influence de NF-YA1 sur la présence de modification d’histones répressives ou permissives sera évaluée par ChIPseq. Pour vérifier la présence de boucles chromatiniennes dépendantes de NF-YA1, nous utiliserons le Hi-C. (iii) Les lncRNAs ont des rôles connus dans des mécanismes de régulation chromatiniens et sont donc des candidats prometteurs pour expliquer le rôle pionnier de NF-YA1 au cours des deux interactions. Nous caractériserons quatre lncRNAs régulés par NF-YA1, dont NANO1, qui est fortement régulé au début des deux interactions. Nous générerons des lignées knock-down (KD) et knock-out (KO) de M. truncatula en utilisant l'interférence à ARN, le CRISPR-Cas9, et des lignées d'insertion de transposons Tnt1. Des constructions de surexpression seront également testées. Pour étudier le mode d'action sous-jacent aux lncRNA sélectionnés, des régions chromatiniennes cibles seront identifiées à l'échelle du génome par cHIRP-seq et les protéines liées à ces lncRNA seront identifiées par cHIRP-MS. Enfin, le rôle régulateur potentiel de ces lncRNAs sur la formation de boucles chromatiniennes et l'expression de gènes cibles sera étudié par Hi-C dans des lignées transgéniques dont les niveaux de lncRNAs ont été modifiés. Ces approches devraient permettre de mieux comprendre, au sein d'une même plante hôte, un cas fascinant de convergence entre deux programmes de développement, l'un dans le cadre d'interactions mutualistes et l'autre dans le cadre d'interactions parasitaires. Ces connaissances permettront le développement de stratégies innovantes appliquées pour augmenter la résistance aux nématodes sans altérer les symbioses.