Découverte d’un acteur essentiel du contrôle épigénétique et de la stabilité du génome végétal

La diversité génétique et la biodiversité sont essentielles à l’adaptation des espèces et à la stabilité des écosystèmes. L’adaptation repose aussi sur des marques moléculaires associées à l’ADN, dites marques épigénétiques, qui, en influençant l’activation ou la répression des gènes, jouent un rôle clé dans le développement et la réponse aux stress environnementaux chez les plantes.
Mieux comprendre les mécanismes moléculaires sous-tendant la diversité épigénétique constitue un enjeu pour la maîtriser et ouvrir des perspectives prometteuses d’amélioration des plantes. En effet, il devient possible de sélectionner des traits avantageux sans modifier la séquence d’ADN. La variabilité épigénétique représente donc une nouvelle source possible de diversité phénotypique et un levier potentiel pour l’innovation agricole.
Les chercheurs de l’équipe VarEpi utilisent Arabidopsis thaliana comme modèle avant d’appliquer ensuite leurs découvertes à des espèces cultivées. Ils se sont intéressés aux transposons, qui sont des morceaux d’ADN pouvant “sauter” d’un endroit à un autre du génome.

Afin de protéger le génome et préserver sa stabilité épigénétique, un ensemble de protéines veille à ce que les transposons restent inactifs et sous contrôle. IBM1 empêche normalement les marques épigénétiques de mise sous silence de s’accumuler sur les gènes actifs. Quand IBM1 ne fonctionne plus, l’équilibre est rompu, ce qui entraîne une désactivation accidentelle de certains gènes, nécessaires à la vitalité de la plante. L’étude de plantes dépourvues d’IBM1 a permis la découverte d’une autre protéine, GyrB3, capable de corriger en partie ces déséquilibres. GyrB3 est une protéine du noyau cellulaire qui combine des éléments d’enzymes bactériennes anciennes et de protéines modifiant les marques épigénétiques. Quand GyrB3 est défaillante, les transposons deviennent actifs. Cette étude a montré que trois protéines clés (IBM1, GyrB3 et HDA6) maintiennent la stabilité épigénétique et contrôlent l’activité des transposons, agissant conjointement pour préserver les frontières gènes/transposons.

Les chercheurs se sont appuyés sur le séquençage à haut débit et la bio-informatique pour décrypter ces mécanismes. Les résultats de cette étude, combinés à l’expertise de l’équipe, permettent de mieux comprendre les bases moléculaires de la variabilité épigénétique et ouvrent de nouvelles perspectives pour la gestion de cette variabilité chez les plantes. À terme, ils pourraient permettre de la manipuler de manière ciblée afin de contrôler l’expression des gènes sans modifier leur séquence d’ADN.



Une recherche développée à l’Institut Jean-Pierre Bourgin - Sciences du Végétal.