RPDOC - Retour Post-Doctorants

Etude des cibles et de la spécificité des facteurs de transcription CUCs au cours du dévelopment folliaire: Vers la construction d'un réseau de gènes à haute résolution – LEAFNET

LEAFNET

Etude des cibles et de la spécificité des facteurs de transcription CUCs au cours du dévelopment folliaire: Vers la construction d'un réseau de gènes à haute résolution

Objectifs

La recherche sur l'espèce modèle Arabidopsis thaliana a permis de définir les réseaux de régulation basés principalement sur des facteurs de transcription qui controlent le développement et la croissance des feuilles. Les interactions génétiques entre ces gènes ont été identifiés, mais les connections moléculaires sont encore largement inconnues. Comprendre les principes de développement des feuilles au niveau moléculaire est donc un défi important pour comprendre comment la diversité de la feuille est généré et constitue un prérequis pour améliorer la productivité des plantes cultivées pour une agriculture durable.

Ce projet de recherche fondamentale utilise une approche intégrée combinant des approches moléculaires, génétiques et bio-informatiques afin de construire le réseau de régulation de gènes (GRN) contrôlant la morphologie des marges des feuilles.
Le développement des nouvelles technologies rend ces approches multidisciplinaires possible. Les nouvelles technologies de séquençage ont réduit grandement les stratégies de cartographie, l'amélioration des méthodes ChIP-Seq permet de localiser précisément les interactions TF-ADN; des modèles biophysique de préférences de liaison des TF permet de prédire avec précision les sites de liaison au niveau du génome entier. Nous voulons profiter de ces technologies pour générer un modèle du GRN du développement des feuilles à haute résolution.
En utilisant des outils génomiques et post-génomiques intégrées dans une approche de la biologie des systèmes, nous visons (i) de révéler la dynamique du CUC homo / hétéro formation de dimères (ii) de comprendre la contribution moléculaire des facteurs de transcription CUCS à la forme des feuilles, (iii) mettre en place les spécificités de liaison des facteurs de transcription CUC et (iv) d'identifier de nouveaux composants en aval des gènes CUC dans cette voie.

- Tâche 1: CUCs dimères
Les plantes exprimant les versions étiquetées de CUC2 et CUC3 protéines ont été produites (35S :: CUC-Tag) pour effectuer des expériences de co-immunoprécipitation.
Nous avons commencé l'analyse des interactions d’homo-dimérisation de CUC2 en utilisant des techniques d'anisotropie de fluorescence avec des lignées pCUC2:: CUC2-VENUS produites dans le laboratoire.
- Tâche: Cibles des CUCS.
Nous avons produit des plantes avec pCUC2: GR-CUC2 ou pCUC3: GR-CUC3 dans le fond génétique double-mutants cuc2; cuc3. Des inductions au Dexaméthasone doivent être réalisées pour tester ces lignes inductibles puis des croisements seront nécessaires pour obtenir ces lignées inductibles CUCs dans des simple-mutants cuc2 ou cuc3.
Nous voulons utiliser les lignes produites pour la tâche 4 pour effectuer des expériences de ChIP (35S :: CUC-Tag). Nous testons actuellement si ces lignes sont adaptés pour des expériences de ChIP.
- Tâche 3: les préférences de liaison à l’ADN des CUCs
Cette tâche sera en partie tributaire de la réussite de la tâche 2. Par conséquent, la tâche 3 sera lancée lorsque les résultats de la tâche 2 seront obtenus.
- Tâche 4: Crible génétique
Pour identifier de nouveaux composants de contrôle de la forme des feuilles en aval du CUC, nous avons réalisé un crible génétique suppresseur du phénotype hyper-denté des plantes portant la construction pCUC2 :: CUC2gm4. Pour ce faire, des graines pCUC2 :: CUC2gm4 ont été traité à l’EMS et une population de 6000 M1 a été généré.
Jusqu'à présent, nous avons criblé la moitié de la population et identifié 108 mutants putatifs. Nous avons pour l’instant confirmé, dans la descendance, le phénotype suppresseur pour 8 mutants.
Comme prévu dans la proposition, les mutations responsables du phénotype seront identifiées en utilisant la stratégie SHOREmap. Les croisements nécessaires à ces approches ont été faites et les générations F1 sont actuellement en pleine croissance.

L’identification de nouveaux composants dans ce réseau de gène et la construction d’un modèle des interactions régulatrices permettront de renforcer les connaissances actuelles sur les mécanismes de développement des feuilles et d’élargir les perspectives d’amélioration des espèces d’intérêt agronomique.

-

Le Projet LEAFNET a pour but de comprendre les mécanismes de régulation qui contrôlent le développement et la morphologie des feuilles chez les plantes en se focalisant sur les régulateurs majeurs que sont les facteurs de transcription CUCs.
Malgré leur fonction commune de capture de lumière, les feuilles possèdent une étonnante diversité de forme. Comment cette diversité de forme peut être généré à partir de simples petits amas de cellules localisés sur le flanc du méristème ? La réponse se trouve peut être dans le réseau de régulation complexe sous-tendant le développement des feuilles. Plusieurs travaux ont mis évidence que le remaniement de ces réseaux de gènes (GRN), au niveau des éléments cis-régulateurs et/ou des facteurs trans-régulateurs, participe de façon importante aux changements morphologiques représentant ainsi des cibles majeures pour l’évolution qui peuvent avoir des conséquences importantes sur le phénotype avec une pléiotropie limitée (Doebley JF et al., 2006; Carroll SB, 2008; Arnaud et al., 2011). Le projet proposé ici représente une opportunité de comprendre la logique de régulation de facteurs de transcription, leur code combinatoire qui gouverne les processus développementaux. Afin de comprendre comment les gènes contrôlent la morphologie - qui est une question relative à tous les aspects de la biologie du développement avec d’importantes applications concernant les espèces d’intérêt agronomique – nous proposons de nous concentrer sur un dès plus simple organes de la plante, la feuille. Décrypter les mécanismes régulant le développement de la feuille nécessite de comprendre la logique de régulation des facteurs de transcription CUP-SHAPED COTYLEDON (CUCs).
Ce projet de recherche fondamentale utilise une approche intégrée combinant des approches moléculaires, génétiques et bio-informatiques afin de construire le réseau de régulation de gènes (GRN) contrôlant la morphologie des marges des feuilles. Une telle approche multidisciplinaire, nous permettra de définir le GRN contrôlant le développement des feuilles au niveau moléculaire et ces données seront utilisées pour générer un modèle de GRN à haute résolution. L’identification de nouveaux composants dans ce réseau de gène et la construction d’un modèle des interactions régulatrices permettront de renforcer les connaissances actuelles sur les mécanismes de développement des feuilles et d’élargir les perspectives d’amélioration des espèces d’intérêt agronomique.

Coordinateur du projet

Monsieur Nicolas ARNAUD (Institut Jean Pierre Bourgin) – nicolas.arnaud@inra.fr

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.

Partenaire

INRA-IJPB Institut Jean Pierre Bourgin

Aide de l'ANR 332 715 euros
Début et durée du projet scientifique : septembre 2012 - 36 Mois

Liens utiles