Exploitation de la variabilité épigénétique induite et naturelle pour l'amélioration de la tomate

Exploitation de la variabilité épigénétique induite et naturelle pour l'amélioration de la tomate

Nicolas Bouché (IJPB, INRAE, Université Paris-Saclay) et Leandro Quadrana (IPS2, CNRS, Université Paris-Saclay) - Vendredi 20 octobre 2023 à 11h

Résumé

Au cours de ce séminaire, nous présenterons le projet EPITOM financé par l’ANR et dont voici le résumé.

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.

Présentation

Nicolas Bouché est Directeur de Recherche INRAE au Centre IdF - Versailles-Saclay. Avec son équipe, il s'intéresse à la variabilité épigénétique chez les plantes et en particulier la tomate pour tenter de comprendre comment les marques épigénétiques sont contrôlées et transmises entre générations.

Nicolas Bouché a obtenu un doctorat de génétique moléculaire végétale en 2000 à l’Université Paris-Sud (devenue l'Université Paris-Saclay) après avoir réalisé sa thèse sous la direction conjointe de David Bouchez (laboratoire de biologie cellulaire, INRA) et Hillel Fromm (Institut Weizmann, Israël). Il a ensuite fait trois post-doctorats pendant les six années suivantes. Le premier à l’Université de Leeds (Royaume Uni), le second au Commissariat à l’Énergie Atomique (CEA, Saclay), et le dernier à l’INRA de Versailles sous la direction de Hervé Vaucheret. Recruté comme Chargé de Recherche à l’INRA de Versailles en 2006, il est ensuite devenu Directeur de Recherche et est titulaire de l’Habilitation à Diriger des Recherches depuis 2015.

Résumé de Projet de Recherche

Les épiallèles, variants basés sur des marques épigénétiques transmises entre générations, représentent une source de variabilité phénotypique peu explorée chez les plantes. Certains caractères agronomiques sont conditionnés par des épimutations héritables, potentiellement sélectionnés au cours de la domestication. Le changement climatique induit de nouveaux stress sur les cultures, rendant crucial l'identification de nouvelles sources pour améliorer la résilience des plantes. Dans ce contexte, l'épigénétique émerge comme une piste prometteuse.

Notre projet se concentre sur la tomate et Arabidopsis, visant à associer des phénotypes à des modifications épigénétiques, évaluant leur héritabilité et stabilité. Les outils d'analyse épigénomique, en particulier la bioinformatique, nous permettent de capturer ces variations. 

Date de création : 10 octobre 2023 | Rédaction : Lucie Tamisier