FACTEURS DE TRANSCRIPTION POUR L'ADAPTATION DES LIPIDES EN REPONSE A LA TEMPERATURE CHEZ LA PICOALGUE OSTREOCOCCUS TAURI – PICO-FLIRT

Les microalgues marines produisent des lipides particuliers et valorisables dont les acides graspolyinsaturés à très longues chaines (VLC-PUFAs). Elles sont cruciales dans les systèmes océaniques, contribuent à fixer le CO2 atmosphérique et sont identifiées comme une source durable de biocarburant et de VLC-PUFAs. La composition lipidique des microalgues marines varie en fonction de la température. Cependant, comment la reprogrammation du métabolisme lipidique est régulée et s’inscrit dans la réponse globale à la température, ainsi que l’importance physiologique des changements lipidiques restent mal comprises. Nous proposons de répondre à ces questions par des approches de biologie systémique en tirant avantage de la microalgue marine la plus simple qu’est Ostreococcus tauri. O. tauri a émergé à la base de la lignée verte; il possède un génome de petite taille (13Mb) dont les régions intergéniques sont courtes (200pb en moyenne), un nombre réduit de TFs (100) et environ 200 gènes associés au métabolisme des lipids (LGs). De surcroît O. tauri a gardé la capacité à produire des VLC-PUFAs, à l’instar des chromistes et au contraire de la plupart des microalgues vertes.
L’objectif de PICO-FLIRT est d’identifier et de valider fonctionnellement des TFs cruciaux pour la régulation du métabolisme lipidique en réponse au refroidissement et au réchauffement et son intégration à la réponse physiologique globale. La stratégie est d’utiliser des approches computationnelles et bioinformatiques, pour intégrer des données trancriptomiques, lipidomiques et protéomiques afin d’identifier des TFs candidats. Nous génèrerons des réseaux de corrélation en intégrant les données transcriptomiques et lipidomiques déjà acquises ce qui permettra d'établir et de visualiser les liens entre TFs et gènes cibles et/ou espèces lipides et de prédire les TFs clés de la réponse lipidique à la température. La liaison de TFs clés aux gènes centraux du métabolisme lipidique sera validée expérimentalement par des tests in vitro, ce qui en retour permettra d’affiner la prédiction issue de l’analyse des réseaux. D’autre part nous développerons des approches protéomiques pour rechercher les TFs impliqués dans l’initiation de la réponse aux changement de température. Notamment, nous identifierons les TFs liés à la membrane et détachés en réponse aux changements de temperature. L’ensemble de ces résultats conduira à la sélection des cinq meilleurs candidats TFs pour lesquels l’importance fonctionnelle dans la réponse à la température et les cibles pan-génomique seront recherchées. Nous génèrerons des lignées mutantes de ces TFs et analyserons leur capacité d’acclimatation à différentes températures par le monitoring de paramètres cellulaires et de photosynthèse et effectuerons l’analyse détaillée de leur lipidome. La génération de transgéniques de TF étiquetés permettra d'identifier les gènes cibles pan-génomique par immunoprecipitation de la chromatine (ChIP-seq) dans des conditions de températures définies. Les données ChIP-seq serviront à générer des réseaux de régulation de gènes qui établissent des relations causales entre TF et gènes cibles et permettront une analyse dynamique de la réponse à la température. Ces réseaux de régulation de gènes mettront en évidence l'intégration de la régulation du métabolisme dans la réponse globale à la température. Notre projet apportera un éclairage sans précédent sur les TFs impliqués dans la ré-orientation transcriptionnelle du métabolisme lipidique sous-tendant l’acclimatation à la température. Notre travail sera pionnier en matière de reconstruction de réseaux de régulation de gènes reflétant la réponse à la température au niveau pan-génomique chez les microalgues marines. Nous escomptons que PICO-FLIRT produira des travaux de référence pour guider l'analyse fonctionnelle des TF et des LG chez d'autres espèces, et qu'il aura des retombées à la fois fondamentales et biotechnologiques.