Stage:178

From Master 2 Recherche Biosciences Végétales

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Etude des mécanismes de régulation génique et épigénétique menant au contrôle de la formation du bois par le froid

Laboratoire d'accueil : LRSV, UMR 5546 UPS/CNRS
Equipe d'accueil : Génomique fonctionnelle chez l’Eucalyptus
Encadrant(e)(s) : Fabien Mounet ; mail : MOUNET@lrsv.ups-tlse.fr

L’Eucalyptus est devenu une des ressources les plus importantes pour la production de biomasse lignocellulosique, mais aussi pour les biocarburants. Cependant, la répartition géographique des plantations est soumise aux conditions climatiques qui ne sont pas toujours favorables à cet arbre à feuillage permanent. En France, l’augmentation de la tolérance au gel est le caractère principal à améliorer et il devenu essentiel d’étudier l’impact des basses températures sur la production de biomasse. L’équipe GFE a une longue expérience dans les études de régulation transcriptionnelle d’une part (Soler et al., 2015) de la formation du bois et d’autre part de la réponse aux stress abiotiques (Cao et al., 2015).
Les études en cours (thèse R. Ployet) sur le contrôle de la xylogenèse par le froid, démontrent que l’exposition au froid des Eucalyptus module l’expression de nombreux gènes impliqués dans la voie de biosynthèse des monolignols composant la lignine. Ces résultats sont en accord avec les analyses biochimiques montrant une augmentation de la teneur en lignine et un épaississement de la paroi des cellules du xylème sur des jeunes plants en conditions contrôlées.
Le séquençage récent du génome de l’Eucalyptus, ainsi que le développement d’outils moléculaires et de ressources biologiques, nous permettent d’initier des stratégies ambitieuses et novatrices. L’équipe prévoit de s’intéresser aux régulations épigénétiques (notamment la méthylation de l’ADN), qui semblent jouer un rôle essentiel dans la réponse aux stress environnementaux (Lafon-Placette et al., 2010), afin de mieux comprendre les régulations des gènes impliqués dans la formation de la paroi.
Ce programme de recherche s’inscrit dans le projet IDEX EuCoWood (2015-2018) qui a pour objectif de développer, en collaboration avec les sélectionneurs (FCBA) et une équipe de mathématiciens (IMT de Toulouse) un modèle mathématique permettant de prédire l’effet des basses températures sur la qualité du bois et la production de biomasse.
Pour cet objectif, de nouveaux échantillons biologiques ont été collectés en 2015, une population de plantules exposées à des basses températures en conditions contrôlées de même que sur des arbres adultes à différentes saisons. Ces échantillons seront utilisés par le stagiaire M2R pour une étude ciblée des principaux régulateurs de la formation du bois. Après caractérisation chimique et histologique des modifications des propriétés du bois, la régulation transcriptionnelle des gènes sera mesurée en parallèle du niveau de méthylation de leur promoteur. Les résultats devraient apporter les premières informations sur l’influence du froid sur la régulation épigénétique de la formation du bois.
Approches et techniques utilisées :
- Moléculaires : q RT PCR pour l’expression, séquençage bisulfite pour la méthylation
- Chimiques : dosages de la lignine (klason, thioacidolyse et bromure d’acétyle)
- Histologiques : inclusion, coupes au microtome et au vibratome, microscopie optique et confocale
- Bioanalyse : ImageJ, R, Programme d’analyse QPCR

Publications de référence
1- Lafon-Placette C., Gourcilleau D., Chamaillard S., Fichot R., Bogeat-Triboulot M.B., Le Thiec D., Delaunay A., Villar M., Brignolas F., Maury S. (2010). Epigenetic, water deficit and productivity in poplars. In: Poplars and willows: from research models to multipurpose trees for a biobased society.
http://prodinra.inra.fr/record/43647
2- Soler M., Camargo E.L., Carocha V., Cassan-Wang H., San Clemente H., Savelli B., Hefer C.A., Paiva J.A., Myburg A.A., Grima-Pettenati J. The Eucalyptus grandis R2R3-MYB transcription factor family: evidence for woody growth-related evolution and function. (2015). New Phytologist 206(4):1364-77. doi: 10.1111/nph.13039
3- Cao P.B., Azar S., SanClemente H., Mounet F., Dunand C., Marque G., Marque C., Teulières C. (2015). Genome-wide analysis of the AP2/ERF family in Eucalyptus grandis: an intriguing over-representation of stress-responsive DREB1/CBF genes. PLoS One 10(4):e0121041. doi:10.1371/journal.pone.0121041