Habilitation À Diriger Des Recherches Year : 2023

A journey into the world of transposable elements. Activation, circular extrachromosomal DNA forms and impact on the genome: new avenues for understanding the mechanisms of plant evolution and adaptation.

Abstract

Depuis l’époque de Charles Darwin les scien:fiques s’intéressent à la mutabilité des espèces c’est à dire leur capacité à évoluer et à s’adapter aux condi:ons de vie. Avec l’avènement de la recherche en biologie moléculaire et de la génomique plus récemment, les déterminants moléculaires de ceGe diversité des espèces commencent à être appréciés, sinon compris. Si Darwin ne connaissait pas l’ADN, il aurait certainement été fasciné par la complexité des mécanismes moléculaires à l’origine de ceGe diversité. Parmi ces mécanismes les plus étudiés ont d’abord été les changements ponctuels de séquence d’ADN ou SNP (single nucleo+de polymorphism) que le grand public associe aux muta:ons et aux maladies. Il existe néanmoins une grande diversité de façons de générer de la diversité au niveau génomique: les varia:ons de nombre de copies de gènes, les régula:ons épigéné:ques, les crossing-overs et les mouvements d’éléments transposables sont d’autre façons de générer de la diversité. Dans la boîte à ou:l de l’évolu:on, les éléments transposables ont cependant une place à part. Véritables en:tés géné:ques à l’intérieur des génomes, ils sont capables de mouvement, possèdent parfois leur propre machinerie moléculaire et forment une biodiversité intragénomique. Sans inten:on bénéfique ou maléfique, ils provoquent, par leur mouvement, une fluidité génomique qui est soumise à la sélec:on naturelle. Cependant les mécanismes contrôlant ces éléments ainsi que leur différentes formes de vie sont encore mal connues. Au cours de mon post-doctorat je me suis intéressée au contrôle épigéné:que de deux de ces éléments transposables : Evadé et Onsen, rétrotransposons qui sont proches des rétrovirus et existent dans le génome de la plante modèle Arabidopsis thaliana. J’ai été tout de suite intriguée par leur forme extrachromosomiques circulaires, cassant le dogme selon lequel la forme d’ADN circulaire était majoritairement liée aux génomes procaryotes. Lors de mon recrutement à l’IRD j’ai bénéficié d’une ANR Jeune Chercheuse qui nous a permis, au sein de l’équipe de recherche, de développer une méthode de séquençage de ces formes circulaires dites eccDNA (extrachromosomal circular DNA). Nous avons pu appliquer ceGe technique à de nombreuses espèces avec succès lors de la thèse du Dr Sophie Lanciano afin de comprendre leur génèse, notamment lors de stress environnementaux et lors du développement chez le riz. Grâce à un financement européen (MCSA) d’une part et à la plateforme Nanopore de l’UPVD d’autre part nous nous sommes ensuite intéressés à l’impact de ces formes eccDNA sur le génome d’Arabidopsis thaliana lors de la thèse du Dr Panpan Zhang. Nous avons fait l’hypothèse que l’ac:vité des éléments transposables perturbait la voie de répara:on du génome donnant lieu à des remaniements de type duplica:on. Enfin plus récemment grâce à une bourse de thèse et un projet BQR de l’UPVD nous avons mis en évidence la présence des eccDNA dans des plantes à longue durée de vie que sont les hêtres, ce qui fait l’objet de la thèse de Mlle Abirami SoundiramourGy. Le projet de recherche conduit au sein de l’équipe MANGO, qui s’intéresse aux mécanismes génomiques de l’adapta:on des plantes, propose d’explorer le lien entre la présence des eccDNA et les varia:ons du nombre de copies de gènes. Nous faisons l’hypothèse que l’environnement, lors d’un stress intense qui s:mule l’expression des gènes, peut conduire à les fragiliser au niveau génomique et à provoquer leur duplica:on, par le biais des eccDNA. Plus de 150 ans après Darwin, la « mutabilité » non pas seulement des espèces mais des génomes, con:nue de nous fasciner. L’impact des formes libres et circulaires d’ADN sur la diversité du génome reste à explorer mais ouvre des pistes de recherche passionnantes.

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  • HAL Id : tel-04873383 , version 1

Cite

Marie Mirouze. A journey into the world of transposable elements. Activation, circular extrachromosomal DNA forms and impact on the genome: new avenues for understanding the mechanisms of plant evolution and adaptation.. Botanique. Université de Perpignan Via Domitia, 2023. ⟨tel-04873383⟩
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