DEREGULE

Dans le projet DEREGULE, nous proposons d’améliorer la tolérance au déficit hydrique d’une lignée de maïs en éditant des éléments régulateurs afin de modifier la régulation de l’expression des gènes. En Europe, le rendement du maïs est particulièrement impacté par les sècheresses estivales récurrentes. L’architecture génétique de la réponse du maïs à la sècheresse est fortement polygénique, et implique un réseau de régulation de l’expression des gènes complexe. Les variations génétiques au sein des éléments cis-régulateurs (CRE, cis-regulatory elements) et en particulier au niveau des éléments distaux comme les enhancers et les silencers expliquent une grande partie de la variabilité de cette réponse entre lignées. Pour accélérer la création de nouvelles variétés adaptées au changement climatique, rassemblant de nombreux allèles avantageux sur le plan agronomique, l’édition génétique peut être une méthode intéressante. Cependant, il semble compliqué d’améliorer significativement la tolérance du maïs à la sècheresse en modifiant un seul gène, même en ciblant un de ceux présentant un des plus forts effets sur le phénotype. Modifier plusieurs CRE clefs régulant plusieurs gènes impliqués dans la réponse au déficit hydrique et impliqués dans les mêmes voies de signalisation semble une stratégie plus prometteuse. Dans ce cadre, la modularité des CRE distaux, c’est-à-dire le fait que les CRE régulant des gènes d’une même voie de signalisation tendent à avoir des séquences régulatrices similaires, en particulier les mêmes sites de fixation de facteurs de transcription, est une propriété intéressante, qui permet d’activer de nombreux gènes à partir de quelques facteurs de transcription. Pourrions-nous nous appuyer sur cette propriété et obtenir une augmentation significative de la tolérance à la sècheresse d’une lignée de maïs en modifiant plusieurs CRE distaux ayant des séquences similaires et régulant plusieurs gènes au sein d’une ou deux voies de signalisation clefs ?

Notre objectif est donc d’identifier un tel ensemble de CRE pour ensuite créer une lignée éditée portant des mutations affectant la transcription de plusieurs gènes dans une même voie de signalisation clef. Nous proposons d’abord d’identifier une poignée de gènes et de voies de signalisation clefs à l’aide d’approches de génomique comparée. Dans une deuxième partie, nous créerons des lignées de maïs transformées en altérant des CRE distaux pour un petit nombre de gènes individuellement, ou pour un ensemble de gènes impliqués dans une même voie de signalisation grâce à une approche CIRSPR-Cas. Dans une troisième partie, nous prévoyons de tester les phénotypes de ces lignées éditées en réponse à la sècheresse, en serre et aux champs.

Ce projet va permettre la création de maïs plus tolérant à la sècheresse, une étape cruciale pour la compétitivité de l’agriculture française. Cela fournira la preuve de concept que nous pouvons améliorer la tolérance à la sècheresse du maïs en éditant des éléments cis-régulateurs, et fournira une feuille de route pour améliorer la résilience du matériel élite au changement climatique, un objectif clef du développement de futurs agroécosystèmes. Ce projet rentre donc parfaitement dans le cadre de l’axe 2 du PEPR « Sélection Végétale Avancée », en utilisant l’édition génétique pour permettre l’accélération de la transition agroécologique.

Le projet DEREGULE est en lien avec l'axe 2 du PEPR Sélection Végétale Avancée  : 

Axe 2 : Edition des génomes pour accompagner la transition agroécologique