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Chris Bowler

Génomique des Plantes et Diatomées

Contexte


La capacité à répondre de manière précise aux modifications des conditions environnementales est un élément essentiel à la survie des organismes photosynthétiques en milieu terrestre ou aquatique. Les mécanismes par lesquels l’environnement peut influencer la structure et les dynamiques des génomes constituent également un moteur de l’évolution. C’est sur ces questions que se concentrent les travaux de l’équipe animée par Chris Bowler qui utilise deux organismes photosynthétiques comme systèmes d’étude : la plante modèle, Arabidopsis thaliana, ainsi qu’une des espèces modèles du phytoplancton, la diatomée marine, Phaeodactylum tricornutum. Chez Arabidopsis, l’équipe caractérise les changements d’expression du génome consécutifs à la perception de signaux lumineux photo morphogéniques lors de la transition obscurité lumière chez de jeunes plantules exposées au soleil pour la première fois, ainsi que l’influence de signaux lumineux toxiques tels que les ultraviolets. En parallèle, l’équipe utilise Phaeodactylum pour explorer le rôle des processus épigénétiques dans la régulation des cycles de vie des diatomées, en particulier pendant les proliférations saisonnières de ces micros algues lors des phénomènes de « blooms » printaniers.

Faits marquants

Diatomées.
La biologie des diatomées a progressé avec le séquençage des génomes de plusieurs espèces et le développement d’outils incluant le RNAi. Ces outils et ressources génétiques sont précieux pour étudier les phénomènes épigénétiques chez Phaeodactylum.
- Epigénomique. Plus récemment, l’équipe a produit une cartographie des régions méthylées chez la diatomée modèle qui sera complétée par une autre cartographie des marques d’histones sur l’ensemble du génome. Ces cartes de référence seront utiles pour comparer la variation et la distribution des marques d’histones et de la méthylation en réponse à des conditions de stress biotiques et abiotiques.
- L’expédition Tara Oceans, dont Chris Bowler est l’un des coordinateurs scientifiques, effectue depuis l’automne 2009 une circumnavigation planétaire avec, pour mission, l’exploration de la biodiversité des écosystèmes marins. Elle offre une occasion unique de vérifier grandeur nature la pertinence des résultats obtenus en laboratoire.
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Plantes.
L’équipe s’intéresse au rôle joué par les mécanismes chromatiniens dans les réponses adaptatives des plantes aux changements de lumière.
- Rôle des dynamiques chromatiniennes dans l’expression des gènes régulés par la lumière.
Cet axe de recherche a pour objectif d’étudier l’impact des changements de l’organisation et la composition de la chromatine sur la régulation de l’expression génique. Les premiers travaux focalisés sur la monoubiquitination de l’histone H2B ont permis d’identifier un ensemble de gènes soumis à des changements rapides d’état chromatinien après perception de la lumière permettant une optimisation de leur induction. Parmi ces gènes sont identifiés des "master" régulateurs d’autres gènes, ainsi que des composants centraux du fonctionnement de l’horloge circadienne.
- Rôle de DET1 sur la chromatine des gènes de réponse à la lumière ou endommagée par les UV. Après avoir contribué à identifier le rôle clé joué par la protéine nucléaire DET1 dans les réponses à la lumière, l’équipe explore à présent son rôle au niveau chromatinien et de réparation de l’ADN par ubiquitination, en se focalisant sur les réponses aux signaux photomorphogéniques et phototoxiques. Leurs résultats suggèrent un rôle de DET1 dans les mécanismes de réparation (de type NER) des adduits moléculaires générés par un excès de lumière UV. DET1 agirait au cours des étapes précoces de reconnaissance des dommages de l’ADN par la machinerie de réparation, illustrant la fonction centrale et les multiples facettes de DET1 dans une série de processus au niveau de la chromatine.
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Sélection de publications récentes
• Bourbousse C, Mestiri I, Zabulon G, Bourge M, Formiggini F, Koini MA, Brown SC, Fransz P, Bowler C, Barneche F. (2015) Light signaling controls nuclear architecture reorganization during seedling establishment. Proc Natl Acad Sci U S A. May 11.

• Veluchamy A, Rastogi A, Lin X, Lombard B, Murik O, Thomas Y, Dingli F, Rivarola M1, Ott S, Liu X, Sun Y, Rabinowicz PD, McCarthy J, Allen AE1, Loew D, Bowler C, Tirichine L. (2015) An integrative analysis of post-translational histone modifications in the marine diatom Phaeodactylum tricornutum. Genome Biol.. May 20 ;16(1):102.

• Morrissey J, Sutak R, Paz-Yepes J, Tanaka A, Moustafa A, Veluchamy A, Thomas Y, Botebol H, Bouget FY, McQuaid JB, Tirichine L, Allen AE, Lesuisse E, Bowler C. A novel protein, ubiquitous in marine phytoplankton, concentrates iron at the cell surface and facilitates uptake. Curr. Biol.. (2015) 25 : 364-71.

• Veluchamy, A., Lin, X., Maumus, F., Rivarola, M., Bhavsar, J., Creasy, T., O’Brien, K., Sengamalay, N. A., Tallon, L. J., Smith, A. D., Rayko, E., Ahmed, I., Le Crom, S., Farrant, G. K., Sgro, J.-Y., Olson, S. A., Splinter Bondurant, S., Allen, A., Rabinowicz, P. D., Sussman, M. R., Bowler, C. and Tirichine, L. Insights into the role of DNA methylation in diatoms by genome-wide profiling in Phaeodactylum tricornutum. Nature Comm.. (2013) 4 : 2091

• Bourbousse C.*, Ahmed I.*, Roudier F., Zabulon G., Blondet E., Balzergue S., Colot V., Bowler C., Barneche F. (2012) Histone H2B Monoubiquitination Facilitates the Rapid Modulation of Gene Expression during Arabidopsis Photomorphogenesis. PLoS Genet.. 8(7):e1002825.

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• Castells E., Molinier J., Benvenuto G., Bourbousse C., Zabulon G., Zalc A., Cazzaniga S., Genschik P., Barneche F., and C. Bowler. (2011) The conserved factor DE-ETIOLATED 1 cooperates with CUL4-DDB1DDB2 to maintain genome integrity upon UV stress. EMBO J. 30 : 1162-72.

• Fernie AR, Obata T, Allen AE, Araújo WL, Bowler C. Leveraging metabolomics for functional investigations in sequenced marine diatoms. Trends Plant Sci.. (2012) 17 : 395-403.

• Allen AE, Dupont CL, Oborník M, Horák A, Nunes-Nesi A, McCrow JP, Zheng H, Johnson DA, Hu H, Fernie AR, Bowler C. Evolution and metabolic significance of the urea cycle in photosynthetic diatoms. Nature. (2011) 473 : 203-207.