MIT2DR — Mitochondrial DNA Damage Response

Les plantes et leur capacité photosynthétique sont essentielles à la survie des animaux, tout comme les activités complémentaires de respiration qui ont lieu dans les mitochondries, qui affectent directement la productivité des cultures et l’adaptation aux changements environnementaux. La recherche sur la biogenèse des organelles est donc d’une importance stratégique majeure. La fonction des mitochondries dépend du maintien et de l’expression de son génome, l’ADNmt, ainsi que de la coordination étroite avec le génome nucléaire qui est essentielle à l’homéostasie énergétique, la vigueur des plantes et la réponse aux stress. Tous les génomes sont exposés à des stress environnementaux et métaboliques qui compromettent leur intégrité, et les cellules ont développé des points de contrôle, pour coordonner la progression du cycle cellulaire avec la réparation de l’ADN. Bien que ces mécanismes soient bien connus pour l’ADN nucléaire, ils ont été peu étudiés dans le compartiment génétique mitochondrial. Il s’agit d’un manque de connaissances majeur, car les organites en tant que centrales énergétiques de la cellule génèrent de grandes quantités de molécules génotoxiques, telles que les espèces réactives de l’oxygène (ROS), et leurs génomes sont donc particulièrement susceptibles d’accumuler des lésions. Le projet «Mitochondrial DNA Damage Response» (MIT2DR) vise à combler cette lacune. Le projet MIT2DR est fondé sur des résultats obtenus conjointement par P1 et P2, montrant que des défauts de croissance de mutants déficients dans la maintenance de l'ADNmt étaient corrélés à l'induction d'inhibiteurs de la progression du cycle cellulaire, apparemment en réponse à un pic de ROS. P1 a également observé des phénotypes similaires dans des lignées exprimant des endonucléases TALEN mito-ciblées, qui ont déjà été confirmées par P1 comme étant très efficaces et donc idéales pour l'étude des réponses induites par les dommages à l'ADNmt. En exploitant l'édition ciblée de l'ADNmt par des nucléases TALEN et des mutants d'Arabidopsis déficients pour la réparation de l'ADNmt, le projet propose de disséquer les cascades de signalisation rétrogrades (mitochondrie vers le noyau) régulant la réponse cellulaire aux dommages de l'ADNmt, et ainsi de déchiffrer comment les atteintes à l'intégrité de l'ADNmt affectent le développement des plantes. Le projet combinera des approches génomiques, génétiques, biochimiques et cytologiques de pointe. En combinant des approches de transcriptomique et de profilage de l’épigénome, ce projet permettra de décrypter les changements d’expression des gènes induits en réponse aux lésions de l’ADNmt et les modifications de la chromatine sous-jacents. Les réponses précoces seront étudiées à l'aide de la modification de l'ADNmt par des exonucléases TALEN inductibles. En utilisant des lignées rapportrices exprimant des biocapteurs fluorescents nous examinerons la cascade de signalisation des dommages causés par l'ADNmt, en explorant la production et la détoxification de ROS dans les plantes TALEN et dans les mutants de réparation de l'ADNmt. Enfin, le projet MIT2DR identifiera de nouveaux éléments de signalisation grâce à une approche de crible génétique. Le projet capitalise sur l'expertise complémentaire des deux partenaires: le partenaire P1 est un expert de l'expression génétique mitochondriale et un contributeur majeur dans le domaine de la recombinaison et de la réparation de l'ADNmt, tandis que le partenaire P2 a une vaste expertise dans l'analyse de la régulation et la progression du cycle cellulaire, à l'aide d'approches de cytologie et d'imagerie, et dans l'analyse de la méthylation de l'ADN et des modification de la chromatine par ChIP-seq.