L'objectif général du projet EPITREE est d'étudier l'impact d'une marque épigénétique (méthylation de l'ADN), l'expression des gènes et la variation allélique en relation avec l'adaptation des arbres forestiers à leur environnementlocal et leur plasticité phénotypique.

En particulier, nous explorerons les avantages que pourrait apporter le fait de prendre en considération les marques épigénétiques en plus des polymorphismes génétiques et des phénotypes dans l'amélioration et la caractérisation des ressources génétiques.

Présentation du projet ANR EPITREE

Résumé

Les arbres forestiers sont des organismes sessiles et pérennes jouant un rôle écologique majeur des milieux terrestres. Ils ont développé une grande sensibilité aux variations environnementales et un fort potentiel d'adaptation en relation avec à leur important niveau de variation génétique et une remarquable plasticité phénotypique. Cependant, un déclin de la forêt a été observé ces dernières années à la suite d'épisodes de sécheresse et de températures élevées, qui devraient devenir plus fréquents à l'avenir, en raison du changement climatique. Les études portant sur l'adaptation des arbres ont principalement porté sur la contribution de la variation structurale à l'adaptation locale.

De manière surprenante, les mécanismes épigénétiques sont restés peu étudiés chez les arbres à ce jour, en dépit de leur importance possible dans des organismes à longue durée de vie, où ils faciliteraient des modifications phénotypiques rapides en réponse aux changements environnementaux. Dans ce contexte, la méthylation de l'ADN a été étudiée de manière approfondie dans la plante modèle Arabidopsis thaliana et plusieurs espèces cultivées, et elle a montré des effets intégrés sur l'expression des gènes et les phénotypes. Quelques études impliquant des partenaires EPITREE ont déjà montré que les approches épigénomiques sont utiles pour améliorer notre compréhension du développement et la réponse aux contraintes environnementales des arbres forestiers. Cependant, aucune étude épigénomique des populations d'arbres forestiers n'a été publiée, malgré la valeur démontrée de cette approche émergente chez Arabidopsis. De plus, les variations épigénomiques sont particulièrement pertinentes pour les études sur les méristèmes des arbres, qui sont les centres de la morphogenèse pour des traits spécifiques aux arbres comme la régulation de la dormance des bourgeons et la xylogenèse secondaire (formation du bois).

Nous proposons ainsi d’étudier deux espèces modèles complémentaires possédant de larges ressources génomiques et d'intérêt économique: le peuplier et le chêne. L'objectif général d’EPITREE est d'étudier l'impact d’une marque épigénétique, la méthylation de l'ADN, l'expression de gènes et la variation allélique en relation avec l'adaptation des arbres forestiers à leur environnement local et leur plasticité phénotypique. En particulier, nous explorerons les avantages que pourrait apporter le fait de prendre en considération les marques épigénétiques en plus des polymorphismes génétiques et des phénotypes dans l'amélioration et la caractérisation des ressources génétiques.

Ce projet vise donc à fournir une preuve de concept sur deux grandes essences forestières, dans le but de répondre aux objectifs ambitieux des améliorateurs forestiers et des gestionnaires des ressources génétiques. À cette fin, EPITREE réunit des experts en épigénétique des arbres, génomique, statistiques, modélisation mathématique, amélioration et écophysiologie.

EPITREE atteindra ses objectifs au travers de cinq workpackages (WP):

• WP1 - Identification de régions candidate pour l'analyse épigénomique par séquençage bisulfite;
• WP2 - Caractérisation de l'étendue de la variation épigénomique dans des populations naturelles et ses conséquences fonctionnelles, en utilisant les régions candidates préalablement identifiées et une approche basée sur la capture de séquence suivie de séquençage de type bisulfite;
• WP3 - Caractérisation de l'étendue de la plasticité épigénomique en réponse aux contraintes environnementales et à ses conséquences fonctionnelles;
• WP4 - Modélisation des relations multi échelles entre des traits quantitatifs et leurs déterminants moléculaires
• WP5 - Coordination et diffusion des résultats du projet auprès de la communauté scientifique internationale, de réseaux scientifiques ou professionnels, des étudiants et du grand public.