Limites et perspectives

Chapitre 1 : Méthylome dans un contexte de chromatine non condensée : étude sur le méristème 127 apical caulinaire du peuplier

Figure IV.8. Différences de méthylation de l’ADN et d’expression entre tissus chez le peuplier (Vining et al., 2012). A) Cartographie de la méthylation de l’ADN sur le chromosome 11 pour les bourgeons (Bud), les fleurs mâles (Male flower) et femelles (Female flower), les feuilles (Leaf), les racines (Root), le phloème (Phloem) et le xylème (Xylem) et agrandissement sur une région différentiellement méthylée entre tissus. B) Représentation en boite à moustache de la distribution de la méthylation de l’ADN pour l’ensemble des gènes (all genes) et les gènes particulièrement exprimés dans un tissu donné ([name of tissue] bias). La méthylation de l’ADN dans le promoteur est représenté en gris et celle du corps du gène en blanc. L’astérisque indique une différence de moyenne de méthylation de l’ADN significative entre l’ensemble des gènes et les gènes particulièrement exprimés dans un tissu donné.

Ainsi, les données obtenues dans ce travail, au vu de la bibliographie existante, permettent une compréhension intégrée du rôle de la structure de la chromatine, de la méthylation de l’ADN et de leurs interactions dans l’expression des gènes. Notre travail reste d’actualité puisque notamment le rôle précis de la méthylation de l’ADN dans le corps des gènes reste toujours à clarifier. Enfin, nos données publiques peuvent alimenter des études dynamiques des changements de méthylation de l’ADN liés à des variations environnementales ou génotypiques chez le peuplier ou en comparaison avec d’autres espèces.

Chapitre 1 : Méthylome dans un contexte de chromatine non condensée : étude sur le méristème 129 apical caulinaire du peuplier

Figure IV.9. Niveau de méthylation des sites hypersensibles à la DNase I (DH) dans les promoteurs chez le riz. Les différentes courbes correspondent à différents profils d’expression de gènes : ubiquistes, exprimés spécifiquement dans les cals ou les plantules (Zhang et al., 2012a).

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Chapitre 2 : Impact d'une sécheresse sur la méthylation de l'ADN chez

des hybrides de peuplier (P. deltoides × P. nigra)

1. Présentation synthétique des travaux

Au démarrage de ce travail, quelques études avaient déjà démontré l’existence d’une variabilité naturelle de la méthylation de l’ADN chez des plantes annuelles (Riddle &

Richards, 2002; Vaughn et al., 2007; Zhang et al., 2008). De plus, quelques publications avaient mis en évidence des variations de méthylation de l’ADN en réponse à un stress osmotique ou une déshydratation dans des organes ou des cultures cellulaires (Kovarik et al.; Sabbah et al., 1995; Labra et al., 2002). En revanche, aucune donnée concernant les variations génotypiques de marques épigénétiques ou leur possible rôle dans la plasticité phénotypique en réponse à la sécheresse n’était disponible chez les plantes pérennes comme le peuplier.

L’objectif de ce travail était d’évaluer le rôle de marques épigénétiques au niveau de l’apex caulinaire dans la plasticité phénotypique des hybrides de peuplier de type Populus deltoides × P. nigra en réponse à un déficit hydrique. Pour cela, nous avons (i) estimé la variabilité génotypique de la méthylation de l’ADN et de l’acétylation des histones parmi six cultivars Populus deltoides × P. nigra, (ii) déterminé la plasticité de ces marques en réponse à un déficit hydrique et (iii) mis en évidence des relations entre ces variables épigénétiques et des caractères liés à la production de biomasse.

A cette fin, des boutures des six génotypes ont été soumises en serre à une sécheresse courte et modérée (pas d’altération significative du potentiel hydrique foliaire de base sur 17 jours). Des caractères phénotypiques indicateurs de leur potentiel de croissance ont été mesurés (biomasse, hauteur, surface foliaire). Différentes marques épigénétiques dans le méristème apical ont été étudiées à l’échelle globale (méthylation de l’ADN par HPLC, acétylation des histones H3 et H4 par western blot) ainsi que l’activité et l’accumulation d’enzymes responsables de l’établissement de ces marques (DNMT et HISTONE DESACETYLASE, HDAC). La détermination du niveau global de méthylation de l’ADN a été effectuée par hydrolyse enzymatique de l’ADN en nucléosides, ensuite séparés puis quantifiés par HPLC (Figure V.1 ; Gentil & Maury, 2007). Des corrélations statistiques entre les caractères liés à la production de biomasse et les marques épigénétiques ont ensuite été testées.

Les résultats ont montré des variations génotypiques et en réponse au déficit hydrique pour les variables de croissance et la méthylation globale de l’ADN mais pas pour l’acétylation des histones. Plus précisément, le déficit hydrique a induit une diminution globale de croissance, alors que la méthylation globale de l’ADN présentait des variations entre génotypes, en réponse au déficit hydrique et ceci de façon génotype-dépendante. Une

Chapitre 2 : Impact d'une sécheresse sur la méthylation de l'ADN chez des hybrides de peuplier (P. 133 deltoides × P. nigra)

Figure V.1. Détermination du niveau global de méthylation de l’ADN. A) Hydrolyse enzymatique de l’ADN. B) Chromatogramme d’HPLC pour la détermination du pourcentage de méthylcytosine. P : groupement phosphate ; S : sucre ; A, T, C, G : bases (Gentil & Maury, 2007).

corrélation positive a été mise en évidence entre la méthylation de l’ADN et des caractères liés à la production de biomasse (hauteur, biomasse aérienne) en condition hydrique non limitante. En revanche, l’activité DNMT et l’accumulation de ces enzymes n’expliquaient pas seules les variations de méthylation de l’ADN.

En conclusion, Les variations de la méthylation de l’ADN génotype-dépendantes suggèrent la possibilité d’une réponse très sensible et d’une stratégie épigénétique différente selon les hybrides, ce qui est cohérent avec leur différence de plasticité dans des conditions de déficit hydrique plus marqué. Par ailleurs, la mise en évidence d’une corrélation entre la méthylation de l’ADN et des caractères liés à la production de biomasse ouvre une perspective comme un potentiel marqueur de la production de biomasse chez le peuplier et pose la question du rôle de cette marque épigénétique dans la plasticité phénotypique de la tige feuillée en réponse à des variations de disponibilité en eau du sol.

Chapitre 2 : Impact d'une sécheresse sur la méthylation de l'ADN chez des hybrides de peuplier (P. 135 deltoides × P. nigra)

2. Variations de la méthylation globale de l’ADN de l’apex caulinaire au sein