Contexte. La capacité à répondre finement aux changements de 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 photomorphogéniques 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 microalgues lors des phénomènes de « blooms » printaniers.

Faits marquants.
Plantes
Cette équipe a identifié le rôle clé joué par la protéine nucléaire DET1 dans les réponses à la lumière chez la tomate en 1999. Ce facteur peut s’assembler au sein de complexes avec la Culline 4 et avec la protéine de réparation de l’ADN DDB1 impliqués dans la polyubiquitination de protéines. Ces chercheurs explorent le rôle de DET1 dans les mécanismes de dynamiques chromatiniennes et de réparation de l’ADN par ubiquitination, en se focalisant sur les réponses aux signaux photomorphogéniques et phototoxiques. Les résultats ont montré une connection entre DET1 et l’ubiquitination de l’histone H2B à l’échelle du génome, et 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. Ces découvertes illustrent la fonction centrale et les multiples facettes de DET1 dans une série de processus au niveau de la chromatine.

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. 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 de trois ans avec pour mission l’exploration de la biodiversité des écosystèmes marins. Elle offrira une occasion unique de vérifier en grandeur nature la pertinence des résultats obtenus en laboratoire.