Mécanismes d’adaptation et génomique

Acronyme : MANGO

Responsable de l'équipe : MIROUZE Marie et PANAUD Olivier
 

Thématiques de recherche

Depuis les travaux de Darwin, nous savons que la sélection naturelle s’exerce sur des variations pré-existantes ou induites. Dans l’équipe MANGO nous nous intéressons aux mécanismes moléculaires qui sous-tendent ces variations entre individus et même au sein d’un individu. Ces recherches aident à comprendre le rôle de la dynamique du génome dans l’adaptation des plantes au changement climatique. Le génome, bien loin d’être une entité figée, contient des séquences répétées dont en particulier les éléments transposables (ou gènes sauteurs), qui ont la capacité de générer de la variation par leur mobilité au sein des chromosomes. De plus, des variations structurales ou réarrangements dans la structure des chromosomes peuvent être une conséquence d’un stress environnemental ou d’une dérégulation épigénétique et avoir un impact sur l’expression des gènes et l’adaptation. 

L’équipe étudie plusieurs modèles, notamment Arabidopsis thaliana, l’espère cultivée Oryza sativa (le riz), l’espèce pérenne Fagus sylvatica (le hêtre) et Dittrichia viscosa (source d’un biopesticide). Nous utilisons des approches de génomique et transcriptomique en particulier le séquençage en lectures longues Nanopore et la caractérisation des formes d’ADN extrachromosomiques circulaires (ADNecc). 

Nous développons plusieurs axes de recherche : (1) la mécanistique de la biodiversité génomique, (2) l’apport de la génomique pour la lutte contre le changement climatique (science de la durabilité), (3) la valorisation avec des partenaires privés. Notre équipe se caractérise par le développement de protocoles adaptés à l’utilisation des lectures longues Nanopore pour la génomique et la transcriptomique ainsi que le développement d’outils bioinformatiques dédiés. Enfin notre équipe est impliqué des programmes de science participative et de formation autour des ADNecc et de la technologie Nanopore (science au lycée, ateliers).


1-1) Mécanismes de la diversité génomique: Epigénome et stabilité du génome chez Arabidopsis (coordination Marie Mirouze)
Nous avons montré que l’épigénome était garant de la stabilité du génome chez le plante modèle Arabidopsis et que la production d’ADN extrachromosomique circulaire (ADNecc) s’accompagnait d’importantes variations structurales. Dans le projet « CropCircle » nous analysons la dynamique de production des ADNecc en conditions de stress environnemental et son impact sur la stabilité du génome dans des mutants épigénétiques d’Arabidopsis thaliana.

1-2) Mécanismes de la diversité génomique: Introgressions et largeur du grain chez le riz (coordination Marie-Christine Carpentier)
Nous avons montré que le paysage transpositionnel du riz était complexe et très dynamique d’une variété à l’autre. En développant des marqueurs originaux à partir des polymorphismes d’insertion d’éléments transposables (TIPS), nous avons utilisé des approches de génomique d’association (GWAS) qui nous ont permis d’identifier des loci d’intérêt dans la largeur du grain chez le riz asiatique.

2-1) Science de la durabilité : Le génome du hêtre face au changement climatique (coordination Olivier Panaud)
Le hêtre est une espèce emblématique des forêts françaises et est considéré comme une sentinelle du changement climatique par sa sensibilité aux conditions de sécheresse et de température. Grâce à différents projets financés, nous analysons la diversité génomique chez le hêtre et cherchons à comprendre les liens entre la dynamique du génome et le potentiel adaptatif des variations induites au sein des populations, avec un focus sur les vieilles forêts méditerranéennes (Réserve Naturelle de la Massane en particulier). 

2-2) Science de la durabilité : Dynamique du génome lors de multi-infections du riz dans les rizières du Mali (coordination Marie Mirouze)
Le riz est essentiel à la sécurité alimentaire. Le changement climatique impacte la dynamique et la répartition des pathogènes dans les zones de riziculture. En partenariat avec le Laboratoire du Professeur Ousmane Koita à Bamako au Mali, nous développons des approches de transcriptomique et génomique pour caractériser l’impact des infections multiples de pathogène de riz directement au champ afin de mieux comprendre quelles sont les résistances possibles au maladies.

3-1) Valorisation avec le privé: Inule et biopesticide (Projet MANGO/AKINAO)
Les biopesticides présent une alternative intéressante pour la diminution nécessaire des intrants dans l’agriculture. En partenariat avec la société AKINAO (https://www.akinao-lab.com) nous participons à la caractérisation du génome de l’Inule visqueuse (Dittrichia viscosa) dans le but de contribuer à faire de cette plante un modèle pour la production de biopesticide. 

3-2) Valorisation  avec le privé: Apport de la détection des ADNecc pour le diagnostic précoce du cancer (Projet MANGO/ACOBIOM). 
Depuis 2017, nous avons développé une expertise pour la caractérisation des ADNecc dans plusieurs espèces végétales et animales. La méthode de « mobilome-seq » a permis d’identifier des populations d’ADNecc dans de multiples conditions. Les cellules cancéreuses produisent des ADNecc en grande quantité. En partenariat avec la société ACOBIOM (https://www.acobiom.com) nous mettons cette méthode à profit pour développer des marqueurs précoces de différents types de cancer. 

Mots clés

Projets financés

  • ANR FAGRESCUE (2024-2027): Une approche transdisciplinaire impliquant l'intelligence artificielle, la génomique et la modélisation écologique pour améliorer la résilience des hêtraies dans le contexte du changement climatique. LGDP leader (Olivier Panaud), Partenaires:  ONERA (DOTA), CEFE, INRAE. 
  • Projet Innovant Fondation UPVD (Appel à projets 2024) : PI Marie Mirouze, partenaire société ACOBIOM. 
  • Projet Innovation Labex TULIP DROPHENO : Combiner l'imagerie par drone, l'intelligence artificielle et l'écologie de terrain pour concevoir une stratégie de phénotypage à haut débit des forêts de hêtres. Partenaire: Bionomeex 
  • Projet pilote BioDivOc FAGADAPT (Appel à projets 2024, appel à projets 2022). Adaptation des forêts tempérées au changement climatique. Une étude de cas combinant génomique et écologie pour suivre l’adaptation à court terme de la hêtraie dans la réserve de la Massane. LGDP leader (Olivier Panaud), Partenaires:  CEFE, BIOM, Réserve Naturelle de la Massane. .
  • Projet Innovation Labex TULIP (2021) : Etudier la diversité génétique et la production de composés biofongicides à partir de différentes populations de Dittrichia viscosa du pourtour méditerranéen. PI Fred Pontvianne, Partenaire M Mirouze. 
  • ANR PRCI CropCircle (2021-2025) Mobilome, adaptation et stabilité du génome chez les plantes cultivées.  PI Marie Mirouze (FR) et Etienne Bucher (CH)
  • EpiDiverse (2027-2021) Projet Européen MCSA European Training Network grant, EU H2020 Marie Skłodowska-Curie No 764965 EpiDiverse
  • ANR JCJC EXTRACHROM (2014-2017). Contrôle épigénétique des formes extrachromosomiques des éléments transposables chez les plantes. PI Marie Mirouze

Membres 

Publication par collection

Articles

Communications dans un congrès et posters

Thèse et HDR


Mise à jour le 13 février 2025
https://lgdp-pro.univ-perp.fr/recherche/equipe-mecanismes-dadaptation-et-genomique