Rôle de l'épigénétique (méthylation de l’ADN) en tant que composante de la plasticité phénotypique et de l'adaptation en réponse au déficit hydrique des arbres forestiers
A. Duplan, R. Fichot, I. Le Jan, S. Maury*
* contact : stephane.maury@univ-orleans.fr
Nous définissons l'épigénétique comme l'étude de tous les processus affectant l'expression des gènes et/ou l'activité des éléments transposables (ET) sans altérer la séquence d'ADN pouvant être héréditaire par mitose (au cours du développement) et/ou méiose (à travers les générations). Nous nous concentrons principalement sur la méthylation de l'ADN en tant que marque de la chromatine impliquée dans le phénomène épigénétique. Comme le peuplier est un arbre modèle (propagation clonale, génome séquencé, …) et que la sécheresse est un des facteurs majeurs du changement climatique en relation avec le dépérissement forestier, nous disposons d'un modèle expérimental pertinent pour étudier le rôle de l'épigénétique dans la plasticité phénotypique des arbres, l'amorçage (capacité de la plante à mémoriser une exposition au stress et à réagir plus efficacement lors d'un second stress) et l'adaptation locale (Figure 1). Ceci est également particulièrement pertinent avec les autres axes de l'équipe ARCHE et permet une analyse intégrative du moléculaire aux individus et aux populations.
Figure 1: Comment l'épigénétique des arbres peut jouer un rôle dans la plasticité, le priming et l'adaptation (adapté de Sow et al., 2018).
Notre objectif : Une meilleure compréhension du rôle de la méthylation de l'ADN chez les arbres et des utilisations potentielles pour l'amélioration des arbres forestiers, la gestion de la conservation des ressources génétiques.
Nos compétences : Nous développons une approche multi-omique intégrative combinant l'(épi)génétique directe et inverse ainsi que l'épigénomique des populations. Depuis 20 ans, nous suivons en continu l'évolution des méthodes de méthylation de l'ADN (Figure 2) comme indiqué ci-dessous. Actuellement, WGBS (Whole Genome Bisulfite Sequencing), Capture Bisulfite Sequencing et Global methylation with HPLC sont nos références. En utilisant ces approches et la bioinformatique, nous analysons la méthylation de l'ADN à différentes échelles (Figure 3).
Figure 2 : Méthodes d’analyses de la méthylation de l’ADN. (adapté de Li et Tollefsbol, 2021)
Figure 3 : Les différentes échelles d’analyse de la méthylation de l’ADN.
Deux exemples de points forts de nos travaux :
1. Contribution à la physiologie des plantes grâce à l’intégration des interactions entre épigénétique et voies hormonales au niveau du fonctionnement des méristèmes (Figure 4).
Figure 4 : Interactions entre épigénétique et voies hormonales pour contrôler l’activité des méristèmes. (Adaptée de Maury et al., 2019)
2. Contribution pour l’inclusion de l’épigénétique en amélioration des plantes cultivées (Figure 5).
Figure 5 : Utilisations de l’épigénétique dans les stratégies d’amélioration. (Adapté de Kakoulidou et al., 2021)
Quelques projets, collaborateurs et réseaux :
ANR EPITREE (2018-2023 ; S. MAURY coordinateur)
COST action EPICATCH (2020-2024 ; S. MAURY WG1 leader)
Workshop "Epigenetics in woody plant" dans le cadre des projets EPICATCH et EPITREE
28-29 septembre 2023, Centre INRAE Orléans, diaporama disponible ci-dessous :
COST action COPYTREE (2022-2026 ; S. MAURY MC membre)
RTR3E and GDR3E (Epigénétique Ecologie Evolution, 2013-2023) CNRS
Nous collaborons aussi avec ESE Agrocampus Rennes, IHPE Perpignan, Oregon University (USA), CBGP Madrid (Espagne), ForGen Lab Lisbone (Portugal) (co-direction thèse Raquel Santos 2022-2026) …
Lire nos articles : https://hal.archives-ouvertes.fr/search/index/?q=LBLGC&sort=producedDate_tdate+desc&labStructName_t=Laboratoire+de+Biologie+des+Ligneux+et+des+Grandes+Cultures&authIdPerson_i=753333
Des sites web avec nos activités :
https://www.larep.fr/orleans-45000/actualites/peut-on-ameliorer-la-tolerance-des-arbres-face-au-changement-climatique-la-decouverte-inedite-de-l-universite-d-orleans_14001301/
https://webtv.univ-lille.fr/video/9286/quel-interet-d%E2%80%99etudier-les-mecanismes-epigenetiques-chez-les-plantes-
https://www.radiocampustours.com/2021/08/05/la-meridienne-inrae-stephane-maury-projet-epitree/
https://youtu.be/eWOxDDYMoVQ
https://youtu.be/3aJNN8tUimI