MULTI-CRISP-CROP

Les plantes s’adaptent aux environnements biotiques et abiotiques fluctuants en ajustant leurs réponses moléculaires à différents niveaux, notamment par la modulation de l’expression génique via la transcription et/ou des modifications épigénétiques, afin de maintenir leur développement et leur succès reproductif. L’amélioration des cultures, par l’optimisation de leurs réponses aux signaux environnementaux favorables comme défavorables, constitue un enjeu majeur pour une agriculture plus résiliente. Elle requiert une approche intégrée et multicouche, ciblant la régulation des gènes par des combinaisons de modifications génétiques et épigénétiques précises. Les récentes avancées dans les systèmes CRISPR-Cas, telles que le développement de nucléases hypercompactes, de variants catalytiquement inactifs, d’architectures d’ARN guide (gRNA) optimisées et de systèmes de recrutement d’effecteurs à multicomposantes, ont considérablement élargi le champ d’applications de ces technologies. Au-delà de la simple coupure de l’ADN, ces innovations permettent aujourd’hui une reprogrammation transcriptionnelle ciblée, incluant la modulation de l’expression génique, la méthylation de l’ADN et les modifications des histones. La modularité des systèmes CRISPR (multiplexage, édition orthogonale) autorise la régulation ou l’édition simultanée de multiples loci, faisant de CRISPR un outil de choix pour l’ingénierie de caractères complexes.

Néanmoins, la majorité de ces systèmes n’ont été validés que dans un nombre restreint d’espèces modèles, principalement Arabidopsis ou des organismes non végétaux, soulevant ainsi des interrogations quant à leur efficacité et leur transférabilité à une large diversité de cultures. Le projet MULTI-CRISP-CROP a pour ambition de développer une boîte à outils CRISPR compacte, polyvalente et multiplexable, permettant une régulation précise et multicouche de l’expression génique en vue d’améliorer l’adaptation des plantes aux stress environnementaux.
 

Les objectifs spécifiques du projet sont les suivants :

1. évaluer l’efficacité de l’édition du génome d’un large panel de nucléases compactes chez la tomate et Medicago ;
2. convertir les nucléases les plus performantes en régulateurs transcriptionnels et épigénétiques (déméthylation de l’ADN et modifications des histones) ;
3. appliquer les outils développés afin de moduler l’expression de gènes clés connus pour améliorer la résilience au stress ou favoriser les interactions bénéfiques plante–microbe in planta, puis évaluer les performances des plantes en conditions de stress.

En optimisant et en validant ces systèmes chez la tomate et Medicago qui représentent une diversité de gènes cibles, de types tissulaires et d’interactions environnementales positives et négatives, ce projet contribuera à ouvrir la voie à des stratégies d’amélioration de précision adaptées aux défis agroécologiques actuels et futurs.

Le projet MULTI-CRISP-CROP est en lien avec les axes 1 & 2 du PEPR Sélection Végétale Avancée  : 

Axe 1 : Développement de l’édition des génomes pour l’application à un large panel d’espèces

Axe 2 : Edition des génomes pour accompagner la transition agroécologique