Notre équipe étudie les voies épigénétiques et les facteurs chromatiniens régulant l'expression des gènes et réprimant les éléments transposables (ET). Nous caractérisons également la fonction des gènes d'ET exaptés — également appelés cooptés ou domestiqués — par les plantes. Enfin, nous étudions l'impact des ET sur la diversité (épi)transcriptomique chez les plantes soumises à des contraintes abiotiques (comme la chaleur), afin de comprendre comment les ET contribuent à l'adaptation des plantes aux contraintes environnementales.
Contexte
Les éléments transposables (ET) sont des éléments mobiles hautement répétés et auto-réplicatifs, capables de se propager dans les génomes via un mécanisme appelé transposition. Ils sont présents chez la quasi-totalité des plantes, représentant environ 20% du génome d’Arabidopsis thaliana, 62 % de la tomate, et 85 % du maïs. Après transposition, les ET peuvent avoir différents impacts sur le génome hôte. Premièrement, et c'est le cas le plus fréquent, les néo-insertions d'ET sont neutres, par exemple lorsqu'elles s'insèrent dans des régions intergéniques non régulatrices. Deuxièmement, elles peuvent être mutagènes en perturbant la séquence de gènes codant pour des protéines ou en provoquant des réarrangements chromosomiques. C'est pourquoi les ET sont étroitement régulés par la cellule via plusieurs mécanismes, y compris les voies épigénétiques répressives. Enfin, une néo-insertion d'ET peut occasionnellement conférer un avantage positif à l'hôte, entrant ainsi dans des processus de sélection naturelle. Grâce à leur grande diversité, les ET peuvent donc contribuer à l'évolution des espèces hôtes en fournissant des innovations génétiques.
En conclusion, l'interaction hôte-ET repose sur une relation complexe entre conflit (ou course aux armements) et coopération (ou équilibre), et potentiellement exaptation (ou co-option).
L'exaptation des ET — également appelée co-option ou domestication — se produit à l'échelle macro-évolutive et peut impliquer des séquences codantes ou non codantes dérivées d’ET. Comme les ET codent pour divers domaines protéiques aux fonctions moléculaires sophistiquées, telles que des transposases, des intégrases ou des transcriptases inverses, ainsi que des protéines structurelles et d'enveloppe, ils peuvent représenter une grande source d'innovation génétique pour leur hôte.
Chez les plantes, des exemples de familles de gènes dérivés d’ET sont les FAR-RED IMPAIRED RESPONSE 1 / FAR-RED ELONGATED HYPOCOTYL 3 (FAR1/FHY3), MUSTANG (MUG), SLEEPER, PIF/Harbinger-Related ETE... Par ailleurs, les protéines de type « Plant Mobile Domain » (PMD) sont de bons exemples de gènes végétaux largement associés aux ET.
Axes de recherche
Nos recherches sont organisées autour de deux axes principaux qui étudient les ET comme source d'innovation génétique.
- Axe 1 : Nous caractérisons fonctionnellement le mode d'action des gènes d'ET exaptés (ETE) et des protéines associées aux ET au cours du développement des plantes et en réponse à des contraintes environnementales. Nous avons également développé une approche bioinformatique innovante pour identifier les gènes ETE putatifs dans les génomes végétaux.
- Axe 2 : Nous étudions l'impact des ET intragéniques — c'est-à-dire situés à l'intérieur des gènes de l'hôte — sur la diversité (épi)transcriptionnelle chez les plantes soumises à des contraintes abiotiques.
Nos recherches sont principalement menées sur Arabidopsis thaliana et Solanum lycopersicum (tomate), deux espèces végétales présentant des organisations génomiques très différentes. Nous combinons le séquençage Illumina (lectures courtes) et Oxford Nanopore (lectures longues) pour étudier l'expression différentielle des gènes, la diversité des ARNm, l'épitranscriptomique, les variations structurelles et les modifications épigénétiques. Nous utilisons également des approches biochimiques pour étudier les interactions chromatine/protéines (ChIP-seq) et les interactions protéine-protéine (IP-MS, Co-IP, FPLC, etc.).
Si notre recherche vous intéresse, n'hésitez pas à nous contacter !
Mot-clefs : Épigénétiques, transcription, éléments transposables, exaptation, stress, adaptation des plantes
Projets Financés
- ANR SollycPMD (ANR-26-CE20; 01/2027-12/2030): Functional characterization of Plant Mobile Domain proteins in Solanum lycopersicum. Partners: Guillaume Moissiard (coordinator), Julien Pirrello (GBF, Toulouse) and Christian Chevalier (BFP, Bordeaux).
- ANR PolyPMD (ANR-23-CE20-0012; 01/2024-06/2028): Antagonism between Plant Mobile Domain-containing proteins and Polycomb-mediated gene silencing. Partners: Olivier Mathieu (coordinator, iGred, Clermont-Ferrand) and Guillaume Moissiard.
- New Frontiers TULIP LabEx (06/2022-12/2024): Impact of transposons on plant adaptation and development by alternative splicing. Coordinators: Nathalie Picault and Guillaume Moissiard.
Membres
Anciens membres
- Khadidiatou DIOP
- Lucas Jarry
- Mélody Nicolau
- Ariadna Picart Picolo
Publication par collection
- Articles
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- Communications dans un congrès et posters
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- Thèse et HDR
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