Société Française de Bioinformatique

Mots-Clés

RNAseq microARNs expression différentielle régulation post-transcriptionnelle bioinformatique agent pathogène

Description

Responsables du stage (personnes à contacter par les candidats):
EL AMRANI Abdelhak ; DAVAL Stéphanie, GAZENGEL Kévin
abdelhak.el-amrani@univ-rennes.fr ; stephanie.daval@inrae.fr ; kevin.gazengel@inrae.fr

Equipe projet:
EL AMRANI Abdelhak ; DAVAL Stéphanie, MONARD Cécile, GAZENGEL Kévin, DABURON Virginie, VAZEILLE Aymeric,

Résumé du projet de stage :
Les microARNs sont de petits ARNs non codants d’environ 20 à 22 nucléotides. Ils interagissent par homologie de séquence avec des ARN messagers (ARNm) cibles, ce qui entraîne une régulation post-transcriptionnelle inhibant l’expression génique par la dégradation de l’ARNm ou la répression de sa traduction. La voie des microARNs est un mécanisme essentiel à la régulation de différents processus biologiques au sein d’un même organisme. Chez les plantes, elle intervient dans plusieurs processus fondamentaux tels que le développement, la réponse aux stress abiotiques, les réponses hormonales et la défense contre les infections pathogènes.
Les interactions médiées par les microARNs peuvent également se produire entre espèces et règnes différents (Shi et al., 2024). Cette régulation inter-règnes constitue un mécanisme de signalisation important dans les interactions plante – microbe bénéfique ou pathogène (Middleton et al., 2021). Nous avons notamment mis en évidence l’implication de microARNs de plantes dans la régulation de l’activité de leur rhizomicrobiote (Middleton et al., 2024). Des échanges de microARNs ont également été mis en évidence entre les plantes et certains organismes pathogènes (Zhang et al., 216). Nous avons de même montré que l’agent pathogène Plasmodiophora brassicae (agent pathogène protiste racinaire responsable de la hernie des crucifères) peut produire des micropeptides homologues à ceux synthétisés par la plante Brassica napus (colza) détournant le système de régulation des microARNs de la plante hôte pour faciliter son infection (Clostres et al., 2026).

Dans le cadre de ce projet de stage, l’objectif est d’analyser les interactions via les microARNs au sein du pathosystème B. napus / P. brassicae. Il s’agira de :
1. Identifier les microARNs échangés entre les deux organismes du pathosystème ;
2. Identifier les gènes ciblés par ces microARNs chez les deux espèces ;
3. Déterminer l’implication de ces microARNs dans la modulation de la maladie.

Une expérimentation a été réalisée au laboratoire avec ce pathosystème : deux génotypes de plantes, un sensible et un partiellement résistant au pathogène, ont été inoculés ou non avec l’agent pathogène. Après 35 et 45 jours d’infection, les ARNs racinaires ont été extraits à partir des différentes modalités d’interaction, et nous disposons de données de séquençage des microARNs d’une part, et de RNAseq d’autre part. L’exploitation de ces données permettra d’identifier, de caractériser et de quantifier l’abondance :
- Des microARNs venant de la plante et/ou du pathogène, l’absence actuelle de microARNs décrits chez ce pathogène constituant un défi en analyses bioinformatiques ;
- Des gènes cibles de ces microARNs régulés notamment entre organismes (un microARN plante régulant un ARNm pathogène, et inversement).
Les analyses d’expression différentielle entre conditions d’infection des microARNs et des gènes cibles permettront d’identifier les fonctions régulées par les microARNs, et ainsi des mécanismes de régulation post-transcriptionnels mobilisés au sein du pathosystème modèle étudié.

Références

• Clostres, E., Penno, C., El Amrani, A., Daburon, V., Gazengel, K., Monard, C., & Daval, S. (2026). Bioinformatic and experimental analyses revealed pathogen-derived pathoPEPs candidates predicted to control plant miRNAs expression and infection. RNA, 32 (5), pp.rna.080819.125. ⟨10.1261/rna.080819.125⟩

• Middleton, H., Yergeau, É., Monard, C., Combier, J.-P. J.-P., & El Amrani, A. (2021). Rhizospheric Plant–Microbe Interactions: miRNAs as a Key Mediator. Trends in Plant Science, 26(2). https://doi.org/10.1016/j.tplants.2020.09.005

• Middleton, H., Dozois, J. A., Monard, C., Daburon, V., Clostres, E., Tremblay, J., Combier, J.-P., Yergeau, É., & El Amrani, A. (2024). Rhizospheric miRNAs affect the plant microbiota. 4(1). https://doi.org/10.1093/ISMECO/YCAE120

• Shi, L., Guo, C., Fang, M., Yang, Y., Yin, F., & Shen, Y. (2024) Cross-kingdom regulation of plant microRNAs: potential application in crop improvement and human disease therapeutics. Front. Plant Sci. 15:1512047. doi: 10.3389/fpls.2024.1512047

• Zhang, T., Zhao, Y. L., Zhao, J. H., Wang, S., Jin, Y., Chen, Z. Q., Fang, Y. Y., Hua, C. L., Ding, S. W., & Guo, H. S. (2016). Cotton plants export microRNAs to inhibit virulence gene expression in a fungal pathogen. Nature Plants, 2(10), 1–6. https://doi.org/10.1038/nplants.2016.153