Rôle des modifications épigénétiques chez un pathogène de plante au cours de l’adaptation à l’hôte et des changements d’hôte – EPI-PATH

La méthylation de l’ADN est l’un des mécanismes épigénétiques à l’origine de l’hétérogénéité des phénotypes chez les bactéries. Ce phénomène contribue à l’altération de l’expression des gènes sans modifier la séquence d’ADN. La méthylation de l’ADN est la forme la plus commune des modifications d’ADN chez les procaryotes et les eucaryotes et elle est catalysée par des méthyltransférases (MTases). Chez les bactéries, les conséquences biologiques de la méthylation de l’ADN sont très peu connues. Son impact sur l’interaction hôte-pathogène a été reporté chez certaines bactéries pathogènes de l’homme et d’animaux mais reste très mal connu pour la plupart des bactéries phytopathogènes.
La méthylation de type 5mC (5-methylcytosine) peut être détectée après traitement de l’ADN au bisulfite et différentes techniques de séquençage. Récemment, le développement de la technologie PacBio a permis le séquençage de molécules d’ADN en temps réel (SMRT) et, en plus, la détection d’autres types de méthylation (6mA, 4mC).
L’objectif principal du projet EPI-PATH est d’analyser l’implication de la méthylation de l’ADN chez la bactérie phytopathogène Ralstonia solanacearum dans l’adaptation à l’hôte. R. solanacearum est un complexe d’espèces (nommé RSSC) responsable de la maladie du flétrissement bactérien qui engendre des dégâts majeurs sur de nombreuses cultures d’intérêt économique (pomme de terre, tomate, bananier, arachide).
Pour atteindre notre objectif, dans un premier temps, nous analyserons les MTases de la souche GMI1000 modèle. Leur expression in vitro et in planta sera comparée. Leur rôle dans la virulence sera étudié en générant des mutants simples de délétion. L’impact de ces délétions sur le méthylome de GMI1000 sera déterminé par séquençage SMRT et bisulfite/Illumina. Ici, des protocoles spécifiques pour le traitement de l’ADN et la préparation des librairies seront optimisés afin de détecter à la fois les modifications 6mA, 4mC et 5mC. Pour l’analyse des données, des outils bioinformatiques disponibles seront utilisés et adaptés pour les génomes riches en GC, tel que ceux de RSSC.
Les répertoires et expressions des MTases et les méthylomes seront ensuite analysés dans 20 souches sauvages représentatives de la diversité génétique de RSSC. Ceci devrait fournir une vision globale de la diversité des méthylomes chez RSSC et une corrélation potentielle avec la spécificité d’hôte.
Dans un deuxième temps, nous nous intéresserons à la diversification des méthylomes dans 30 clones évolués expérimentalement, dérivés de la souche GMI1000 après des passages successifs durant 300 générations sur un hôte donné. Ces clones présentent des gains adaptatifs dans leur hôte expérimental (tomate, aubergine, haricot, choux) mais leurs génomes ne révèlent que très peu voire aucune mutation par rapport au clone ancestral. Les méthylomes de GMI1000 et des 30 clones évolués seront comparés afin d’identifier des marques de méthylation différentielles. Le transcriptome de ces clones sera aussi analysé afin de corréler certaines marques de méthylation différentielles apparues dans des promoteurs de gènes avec des variations du transcriptome. Pour les candidats les plus intéressants, l’effet de marques de méthylations individuelles sur la fitness in planta sera caractérisé grâce à la construction de mutants (mutagénèse dirigée). Ceci validera l’impact de la méthylation de l’ADN dans l’expression des phénotypes liés à l’adaptation de GMI1000 à différentes plantes.
Le projet EPI-PATH fournira ainsi une avancée innovante vers la compréhension des conséquences biologiques de la méthylation de l’ADN dans les interactions bactéries pathogènes -plantes. La connaissance des MTases et des marques de méthylations différentielles parmi les souches RSSC ainsi que les outils développés dans ce projet constitueront des bases solides pour des études futures sur le rôle des modifications épigénétiques dans l’adaptation à l’hôte chez les bactéries phytopathogènes.