Réseaux de régulation des ARN non codants contrôlant l'organogenèse des racines latérales chez les Brassicacées. – RESOLAT

Les longs ARN non codants (ARNnc) sont désormais reconnus comme des régulateurs de l'expression des gènes, de la conformation de la chromatine à la traduction des protéines, jouant un rôle clé dans divers processus biologiques. Cependant, leur mode d'action reste mal compris en raison de l'absence de caractéristiques connues permettant de déterminer leur mécanisme d'action. Leur intégration au sein des réseaux biologiques demeure largement méconnue, notamment le développement de la racine latérale.

Le projet multidisciplinaire RESOLAT vise à comprendre l'impact des ARNnc sur le réseau génique régulant le développement des racines latérales chez les Brassicaceae. Nous proposons de reconstruire, à partir de séries temporelles de données RNA-seq, le réseau de gènes contrôlant le développement des racines latérales chez huit Brassicaceae en intégrant les gènes codants et les non-codants (petits et longs). Cette approche nous permettra d'identifier de nouvelles interactions et voies de régulation, en mettant particulièrement l'accent sur les ARNnc.

En comparant différentes espèces possédant un programme d'organogenèse de racines latérales commun, ce projet révélera des mécanismes évolutivement conservés et spécifiques qui contrôlent le développement des racines latérales chez les Brassicaceae, y compris des espèces sauvages et cultivées.

Pour dépasser les défis liés à la caractérisation fonctionnelle des longs ARNnc, nous proposons une approche basée sur la conservation de leur fonction. En nous appuyant sur le développement des racines latérales, un processus hautement conservé chez les Angiospermes, nous utiliserons la conservation de position dans le réseau de régulation comme proxy de conservation de fonction, c'est-à-dire la régulation de gène orthologues dans différentes espèces. En intégrant des données de conservation génomique (synténie génomique, séquence, structure secondaire) et d'expression au cours du développement de la racine latérale, nous chercherons à mieux comprendre les caractéristiques de conservation conduisant à la fonctionnalité des longs ARNnc, notamment leur capacité à réguler les gènes orthologues au sein des Brassicaceae.

En utilisant des approches d'apprentissage profond basées sur les grands modèles de langage (LLM) et qui combineront les données de séquences et de réseau, nous envisageons de développer un outil prédictif permettant de déterminer si un long ARNnc agit en tant que régulateur du niveau de l'expression génique.

Finalement, nous utiliserons des approches fonctionnelles chez plusieurs espèces pour valider la fonction des lncRNA conservé dans le contrôle de l'architecture des racines latérales. Dans un premier temps, nous utiliserons une méthode semi-haut-débit dérivée du Perturb-seq pour confirmer l'action régulatrice des lncRNAs conservés chez A. thaliana. Sur la base de ces résultats, nous caractériserons plus avant fonctionnellement des longs ARNnc conservé dans plusieurs espèces de Brassicaceae pour valider leur rôle dans le contrôle de l'architecture des racines latérales. En modifiant la dynamique d'expression des régulateurs conservés, devrait nous permettre de modifier quantitativement l'architecture racinaire et de confirmer les liens de régulation établis par l'inférence du réseau génique.

En comparant différentes espèces avec un programme commun d'organogenèse des racines latérales, ce projet révèlera des mécanismes évolutifs conservés et spécifiques contrôlant le développement des racines latérales chez les Brassicaceae, y compris des espèces sauvages et cultivées. Il nous permettra également d'identifier des longs ARNnc fonctionnellement conservés et d'analyser les caractéristiques qui sous-tendent leur conservation.