Exploiter la variabilité épigénétique expérimentale et naturelle pour améliorer la tomate – epiTOM

La tomate est l’une des plantes les plus cultivées au monde et un modèle pour les biologistes qui étudient les fruits charnus. Son génome contient de larges régions denses en transposons cibles de la méthylation de l'ADN, une marque épigénétique participant à leur inactivation. Cette méthylation n’est pas seulement une caractéristique de l'hétérochromatine impliquée dans la stabilité des génomes, mais elle peut aussi affecter l'expression des gènes et des épiallèles ont ainsi été décrits chez la tomate. De plus, il existe une dynamique importante dans la méthylation de l’ADN au cours de la formation du fruit et de son développement. Comprendre les sources de la variabilité épigénétique présente donc un intérêt à la fois fondamental et agronomique.
Nous proposons de nous appuyer sur l'expertise complémentaire des deux partenaires de ce projet pour étudier les voies moléculaires contrôlant la variabilité épigénétique de la tomate. Pour cela, nous analyserons les méthylomes de mutants affectés dans le maintien de l'homéostasie de la méthylation de l'ADN, ainsi que ceux correspondant à un large panel de cultivars non domestiqués et commerciaux. En utilisant une combinaison de techniques d'édition (épi)génomique, d'épigénomique des populations, d'épigénétique quantitative et d'approches bioinformatiques, nous souhaitons (i) caractériser les voies moléculaires impliquées dans le contrôle de la variabilité épigénétique naturelle de la tomate, (ii) évaluer la contribution de cette variabilité à la diversité des cultures et (iii) développer de nouveaux outils d'édition des épigénomes pour manipuler la méthylation de l'ADN à certains loci contrôlant des caractères agronomiques d’intérêt. Ces techniques permettront de modifier l'expression des gènes sans altérer leurs séquences d'ADN.
EpiTOM fournira des connaissances essentielles pour exploiter le potentiel épigénétique en amélioration. La détermination de l'ampleur de la variabilité épigénétique naturelle des plantes cultivées, ainsi que des mécanismes moléculaires qui contrôlent cette variabilité, renforcera considérablement notre capacité à sélectionner les cultures. Nos résultats devraient permettre de répondre à une question encore non résolue, à savoir quelle est la contribution des modifications épigénétiques héritables à la diversité des plantes.