Rôle fonctionnel de l'épigénétique (Méthylation de l’ADN) dans la réponse du peuplier à des variations de disponibilité en eau du sol
Institution:
OrléansDisciplines:
Directors:
Abstract EN:
Forest decline has been observed around the world due to climate change. As sessile and long-lived organisms subject to repeated environmental constraints, trees need to develop strategies enabling them to cope with fluctuating environmental conditions. Epigenetic mechanisms have recently emerged as a valuable source of flexibility for adaptation to climate changes.This thesis aimed to evaluate the role of epigenetics (DNA methylation) in poplar, in response to drought, at three time scales: at short term (developmental plasticity), middle term (memory, priming) and long term (adaptation). These studies focused on meristems which are the center of morphogenesis.The main results are : i) DNA methylation is affected during drought stress in meristems, ii) Induced-DNA methylation variations are stable in time, iii) DNA methylation could be used as a genetic marker for populations differentiation under drought, iv) DNA methylation in CG and in a lesser extent in CHG contexts could be used as a marker of individuals and/or populations differentiation like the genetic markers, v) Hypomethylated poplar trees (RNAi DDM1) are more tolerant to drought and show a pathogens responsive phenotype suggestive of enhanced resistance, vi) DNA methylation could alter hormonal balance and promotes priming, vii) Decrease in DNA methylation level (RNAi DDM1) favors the reactivation of transposable elements and their integration in new genomic regions during the drought stress leading to genome instability.These results propose a role of DNA methylation at the interface between the physiological response (hormonal response) and the genetic variation under environmental constraints. These works open up new perspectives in Breeding and forest conservation management, particularly in the frame of the ANR EPITREE project.
Abstract FR:
Un dépérissement du foret est observé depuis plusieurs années à l’échelle mondiale en lien avec les changements climatiques en cours. Ainsi, les arbres qui sont des organismes fixes et pérennes doivent développer des stratégies leur permettant de s’adapter constamment aux variations environnementales. Récemment, les mécanismes épigénétiques et notamment les modifications de la chromatine telles que la méthylation de l’ADN ou les modifications des histones ont été proposés comme une source possible de flexibilité lors de l’adaptation des organismes vivants aux changements climatiques.Cette thèse avait pour objectif d’évaluer le rôle de l’épigénétique (méthylation de l’ADN) dans la réponse du peuplier à la sécheresse, à trois échelles de temps : à court terme (plasticité développementale), à moyen terme (mémoire et priming) et à long terme (adaptation). Ces études se sont focalisées sur les méristèmes (apical et cambium) qui sont les centres de la morphogenèse. Pour cela, trois différentes approches ont été utilisées : corrélative, épigénétique inverse et épigénomique des populations. Le peuplier qui est un arbre modèle très sensible aux variations de disponibilité en eau du sol a été étudié aussi bien avec des populations naturelles que des hybrides et des lignées RNAi sur des dispositifs expérimentaux en serre ou pépinière.Les résultats majeurs obtenus sont : i) La méthylation de l’ADN est affectée lors du déficit hydrique dans les méristèmes, ii) les variations de la méthylation de l’ADN induites sont stables au cours du temps, iii) la méthylation de l’ADN pourrait être utilisée comme un marqueur génétique de la différentiation des populations en condition hydrique limitante, iv) la méthylation de l’ADN en contexte CG et dans une moindre mesure en CHG pourrait être utilisée comme un marqueur de la différentiation des individus et/ou des populations à l’image des marqueurs génétiques (i.e. SNPs), v) les peupliers hypométhylés (par mutation DDM1) sont plus tolérantes à la sécheresse et présentent un phénotype de réponse aux pathogènes suggérant une résistance accrue à l’infection, vi) La méthylation de l’ADN peut moduler la réponse hormonale et favoriser un effet de priming. vii) la réduction par une stratégie RNAi du niveau de méthylation de l’ADN favorise la réactivation des éléments transposables qui peuvent s’insérer dans de nouvelles régions génomiques altérant la stabilité du génome,Ces résultats proposent un rôle de la méthylation de l’ADN à l’interface entre la réponse physiologique notamment hormonale et la variation génétique en réponse à des contraintes environnementales. Ces travaux ouvrent des perspectives en amélioration et conservation des ressources génétiques forestières notamment dans le cadre du projet ANR EPITREE.