REPHARE — Régulation redox de l'activité des HDAC de plantes en réponse au changement climatique

Les températures ambiantes élevées dues aux changements climatiques ont un impact sur la croissance et la survie des plantes. Des données récentes indiquent que la modification de la chromatine est un processus essentiel de reprogrammation de l'expression des gènes pendant la réponse des plantes à une température de croissance élevée. Les histone-désacétylases (HDAC), régulant les niveaux d'acétylation des histones, jouent un rôle important dans l'adaptation des plantes à leur environnement. De plus, les HDAC sont également impliquées dans la désacétylation de protéines non-histones, telles que des enzymes métaboliques et des facteurs de transcription pour contrôler leur activité. Nos données préliminaires indiquent que les membres des HDAC d'Arabidopsis jouent des rôles distincts dans la réaction des plantes aux températures élevées. De plus, nous avons constaté qu'une température élevée modifie l’environnement redox des cellules végétales qui régule la localisation sub-cellulaire des HDAC et leur activité de désacétylase. L'objectif de ce projet est d'élucider les mécanismes moléculaires d'interaction entre l'oxydoréduction cellulaire et la modification de la chromatine régulant la réponse des plantes à des températures élevées. En particulier, ce projet vise à élucider comment l'environnement redox cellulaire régule l'activité des HDAC pour contrôler l'acétylation de lysine des protéines histones et non-histones, impliquées soit dans la régulation épigénétique de l'expression génique soit dans le métabolisme et/ou la signalisation, au cours de la réponse des plantes aux températures ambiantes élevées, ainsi qu'à identifier et étudier les régulateurs redox impliqués. Nous proposons, d'abord, d'identifier les modifications post-traductionnelles de type redox des HDAC d'Arabidopsis dans des conditions de températures ambiantes normale et élevée par des approches biochimiques et de spectrométrie de masse. Ensuite, nous examinerons les effets des modifications redox sur l'activité enzymatique des HDAC, leur localisation subcellulaire, et le fonctionnement des plantes en réponse à la température élevée, grâce à des plantes produisant des protéines HDAC étiquetées, sauvage ou mutées, pour les résidus sensibles au redox. Ensuite, nous identifierons les régulateurs redox impliqués dans les modifications des HDAC par des approches biochimiques et génétiques, et étudierons leur rôle dans la réponse des plantes aux températures élevées. Puis, nous évaluerons les effets des modifications redox sur la fonction épigénétique des HDAC en termes de structure de la chromatine, de modifications des histones à l'échelle du génome, de méthylation de l'ADN, et d'expression génique, par séquençage à haut débit et par des approches en biologie cellulaire. Enfin, nous étudierons l'effet des modifications redox des HDAC dans le domaine encore très peu connu de la régulation de l'acétylation de protéines non-histones, afin d'identifier les enzymes métaboliques clés et les protéines de signalisation régulées par les HDAC, et impliquées dans la réponse des plantes aux températures élevées. Ce projet visant à élucider les liens entre les réseaux redox - épigénétique - métabolique permettra de mieux comprendre comment les plantes s'adaptent, ou résistent, à un environnement changeant. Plus précisément, le projet permettra d’établir les bases moléculaires de la régulation des HDAC en réponse au stress et comment les modifications des thiols modulent leurs fonctions. Les résultats obtenus dans le cadre de ce projet permettront d'établir un lien entre la signalisation redox, la régulation épigénétique et l'adaptation des plantes à l’environnement, et de révéler les mécanismes moléculaires des interactions sous-jacentes. Le projet REPHARE rassemble les expertises complémentaires dans les domaines de la régulation épigénétique et de la signalisation redox des deux partenaires qui ont déjà construit une base solide pour mener à bien le projet.