Analyse fonctionnelle de la déméthylation d'ADN actif en tomate

Abstract

La méthylation de l'ADN génomique est l'un des principaux mécanismes épigénétiques qui conduisent à des changements stables et héréditaires de l'expression des gènes sans que cela s’accompagne de la modification de la séquence d'ADN sous-jacente. Elle fait référence à l'addition d'un groupement méthyl sur le carbone 5 des cytosines (5meC). Ces dernières années, l’étude des mécanismes régulant la mise en place et le maintien de de cette méthylation est devenu un thème de recherche importante, en raison de son rôle essentiel dans la régulation du fonctionnement du génome des plantes et des mammifères. La distribution des 5meC sur l’ensemble du génome d’un organisme, encore appelé méthylome, peut être déterminée par différentes méthodes dont le séquençage de l’ADN génomique après traitement au bisulfite de sodium (WGBS ou méthyl C séq). Chez les végétaux, la méthylation de l’ADN peut se produire dans tous les contextes de séquence incluant les motifs symétriques CG et CHG et le contexte dissymétrique CHH (H pouvant être A, T ou C). En fonction du contexte de séquence, la méthylation des cytosines est mise en place et maintenue par trois types différents d'ADN méthyltransférase. [ ] Chez la plante-modèle Arabidopsis, la déméthylation active de l'ADN joue un rôle essentiel dans l'empreinte maternelle et la déméthylation l’ADN génomique lors du développement de l’albumen, mais elles ne semblent pas jouer de rôle essentiel pendant le développement de la plante chez cette espèce. La méthylation de l’ADN génomique peut aussi être perdue après la réplication de l’ADN, lorsque les mécanismes devant assurer son maintien ne sont pas actifs. On parle alors de déméthylation passive de l’ADN génomique. [ ] En conclusion, les observations présentées dans ce travail fournissent un cadre de travail permettant d’analyser les mécanismes moléculaires responsables de la déméthylation de l'ADN se produisant pendant la maturation des fruits de tomate. Ici, nous présentons une analyse complète des conséquences d’une réduction de l’expression du gène de SlDML2 sur le trancriptome et le métabolome des fruits, tout au long de leur développement. La corrélation entre les profils d’expression de gènes réalisées lors de ce travail ( variété WVA106) et les changements de la distribution de la méthylation de l’ADN telles que décrites chez la variété Ailsa craig montre qu’en plus d'un rôle général dans la régulation des gènes directement impliqués dans plusieurs voies métaboliques, plusieurs gènes codant pour des facteurs de transcription ainsi que des régulateurs épigénétiques sont également susceptibles d'être directement contrôlés par la méthylation de leur région promotrice. Cependant, nous ne pouvions pas établir une relation stricte entre la diminution de la méthylation de l'ADN et l'induction de l'expression des gènes, car de nombreux gènes présentant une diminution du niveau de méthylation de l'ADN dans leur région promotrice pendant la maturation des fruits sauvages correspondent à des gènes normalement réprimés. Ceci suggère que la méthylation active de l'ADN serait nécessaire à leur répression pendant le processus de maturation. Ainsi la relation entre la déméthylation de l'ADN et l'expression des gènes pourrait être plus complexe et ne se limiterait pas à la simple hypothèse de départ de ce travail: la déméthylation de l'ADN est nécessaire à l'expression de gènes induits au cours de la maturation. La déméthylation active de l'ADN pourrait également être nécessaire à la répression de gènes exprimés uniquement lors des phases précoces du développement des fruits et réprimés lors du murissement.