Institut de Biologie de l'École Normale Supérieure ENS . CNRS UMR8197 . Inserm U1024 Directeur : Pierre Paoletti

Contexte

Comprendre les mécanismes moléculaires responsables de la transmission des variations phénotypiques au travers des générations reste un défi majeur en biologie évolutive, notamment pour comprendre l’adaptation des organismes face aux changements environnementaux brutaux. Dans ce cadre, notre équipe s’intéresse aux mécanismes génétiques et épigénétiques par lesquels les éléments transposables (TEs) contribuent à la génération de variation phénotypique héritable et l’influence que la polyploïdie peut avoir sur ces mécanismes.

Pour cela, nous utilisons la plante Arabidopsis thaliana comme modèle expérimental car les outils de manipulation du génome, de l’épigénome, et de la ploïdie qui y sont disponibles en font un système unique pour étudier ces questions.

Étant donné la prévalence de la polyploïdie chez les plantes, notamment domestiquées ou invasives, et l’importance des TEs comme générateurs de variations phénotypiques héritables, par leurs capacités mutagènes et épimutagènes, nous espérons apporter avec nos travaux une meilleure compréhension des mécanismes moléculaires qui contribuent à l’adaptation, et à plus long terme l’évolution, des espèces.

Axes de recherche

Contribution des TEs à l’héritabilité épigénétique transgénérationnelle
Chez les plantes, la perte de méthylation de l’ADN au niveau des TEs peut être héritée de manière épigénétique au travers des générations, mais les déterminants et la signification de ce système d’héritage supplémentaire restent flous, en grande partie en raison des effets confondants des polymorphismes de séquence d’ADN.

Afin d’étudier l’héritabilité de la perte de méthylation de l’ADN au niveau des TEs en l’absence de variation de séquence d’ADN, nous générons des lignées mutantes déficientes en méthylation de l’ADN au niveau des TEs et évaluons ensuite la stabilité transgénérationnelle des variation épigénétiques induites une fois réintroduites dans un fond génétique sauvage. Nous exploitons en parallèle les génomes et épigénomes de souches naturelles d’A. thaliana collectées à travers le monde afin d’explorer l’ampleur, la dynamique et les implications biologiques de l’héritage épigénétique transgénérationnel médié par les TEs dans la nature (Baduel et al., Science, 2025).

Impact de la polyploïdie sur le contrôle épigénétique des TEs
La duplication complète du génome (WGD), qui donne naissance aux polyploïdes, est un événement récurrent au cours de l’évolution des eucaryotes, mais ses impacts sur le génome et l’épigénome restent mal compris. En particulier, la manière dont la polyploïdie affecte le contrôle épigénétique des TEs restent peu explorée, alors que ceux-ci, en raison de leur capacité à générer des mutations à fort effet, ont un potentiel unique pour contribuer à l’adaptation rapide et à l’évolution des polyploïdes (Baduel et al., Front. Ecol. Evol. 2018 ; Baduel et al., Nat. Comm., 2019).

Afin d’étudier l’impact de la WGD sur le contrôle épigénétique des ET, nous utilisons des technologies de séquençage longue lecture de troisième génération (Oxford Nanopore sequencing) pour explorer la variation génomique et épigénomique chez des lignées de polyploïdes d’A. thaliana induites expérimentalement, ainsi que chez des mutants épigénétiques.

Financement : Ce projet est financé par une subvention ANR JCJC POLYSTRESS (AAPG2023), et une allocation doctorale de l’Université PSL attribuée à Mounia El Messaoudi.