Devenir, régulation et impact de l'ADN-T dans l'interaction Agrobacterium-Arabidopsis – MOBIL_DNA

Le transfert inter-espèces d'éléments mobiles contribue à l'évolution des génomes eucaryotes. Pourtant, la dynamique, le contrôle et les impacts à court terme de ce processus sont mal connus, car difficiles à étudier. L'ADN-T est un élément mobile transféré de la bactérie Agrobacterium tumefaciens à de nombreuses plantes dicotylédones, dont Arabidopsis thaliana. De nombreuses dicotylédones sauvages et domestiquées contiennent des vestiges de l'ADN-T dans leur génome, ce qui indique que le transfert d'ADN-T peut modifier le génome de manière permanente. L'interaction entre A. tumefaciens, l'ADN-T et A. thaliana offre l’opportunité d'étudier, dans des conditions contrôlées, un processus naturel de transfert d'ADN depuis son arrivée dans la cellule, en temps réel.
Le projet MOBIL_DNA étudiera le devenir et la régulation de l'ADN-T sauvage dans la plante hôte et son impact sur les cellules hôtes ainsi que sur le mode de vie des agents pathogènes. Avec une résolution à l’échelle de la cellule unique et de la molécule unique, le projet MOBIL_DNA propose d'élucider de nouveaux processus moléculaires chez la plante confrontée à la présence de l'ADN-T (et plus généralement d’un ADN étranger). Ce projet, à l'interface de l’étude des interactions plantes-pathogènes et de la réponse de l’hôte face à un ADN étranger, est possible grâce à l'expertise complémentaire des 3 partenaires, et aux données préliminaires qu'ils ont acquises. Le consortium MOBIL_DNA combine des expertises sur le mode de vie d'A. tumefaciens (Partenaire1 équipe Faure à l'I2BC, Gif-sur-Yvette), l'imagerie en temps réel de l'ADN et de l'ARN chez les plantes (Partenaire2 équipe Pontvianne au LGDP, Perpignan) et la régulation des éléments mobiles chez les plantes (Partenaire3 équipe Déléris à l'I2BC, Gif-sur-Yvette). Ce projet bénéficiera également de l'infrastructure et de l'expertise des plateformes de séquençage, microscopie et bio-informatique de l'I2BC et du LGDP.
Mobil_DNA est organisé en 3 actions (WP). Dans le WP1, nous déterminerons le paysage co-transcriptomique de l'interaction Agrobacterium-Arabidopsis à deux étapes clés de l'infection, en analysant tout particulièrement les processus impliqués dans le transfert de l'ADN-T, la réponse de l'hôte à l'ADN étranger, le contrôle de la variabilité génomique et le mode de vie du pathogène sur les racines et les tumeurs. La transcriptomique sur cellule unique permettra de mieux comprendre l'hétérogénéité des populations de cellules végétales dans la tumeur afin de révéler les réponses du génome et les voies de régulation liées à l'expression de l'ADN-T. Dans le WP2, nous utiliserons l'imagerie en direct de l'ADN et de l'ARN pour caractériser la localisation et le devenir de l'ADN-T pathogène dans les cellules végétales, avec une résolution sub-tissulaire et sub-cellulaire, et nous relierons ces informations à l'état transcriptionnel de l'ADN-T et à la transcriptomique sur cellule unique. Dans le WP3, nous visons à comprendre les mécanismes contrôlant l'expression de l'ADN-T (silencing post-transcriptionnel/transcriptionnel). Nous révélerons la régulation de l'ADN-T, les changements globaux du paysage épigénomique dans la tumeur végétale, et les croisements entre régulations de l'ADN-T et des éléments transposables (ET) de l'hôte. Les transpositions somatiques et autres réarrangements du génome de la plante et de la bactérie seront évalués. La contribution de l'état prolifératif des cellules des galles à l'activation des éléments mobiles et au changement de mode de vie du pathogène sera testée à l'aide de mutants et d'outils appropriés.
Dans l'ensemble, ces travaux conduiront à des découvertes majeures sur la dynamique spatio-temporelle du transfert horizontal de l'ADN-T avec une résolution sans précédent et sur le contrôle et l'impact de l'ADN-T, fournissant des informations précieuses pour l’étude de l'évolution des génomes, pour l'ingénierie génomique basée sur l'ADN-T et la protection des plantes.