Projet ERC "eGRIDE" de Fabien Duveau

Description du projet

eGRIDE- Mécanismes évolutifs de la régulation d’expression des gènes en environnements dynamiques. 

Les systèmes vivants sont le produit de l'évolution dans un monde en perpétuel changement ; ils s'adaptent sans cesse aux nouveaux défis imposés par leur environnement. Pourtant, notre compréhension des mécanismes évolutifs impliqués dans l'adaptation à des environnements dynamiques est très limitée. Même s'il est bien connu que la régulation des gènes confère aux cellules la capacité d'ajuster leur phénotype en fonction des fluctuations de l'environnement, nous savons peu de choses sur les changements génétiques qui alimentent l'évolution de la régulation ou sur les avantages et les coûts des changements de la régulation. Ce manque de connaissances a des répercussions sur plusieurs domaines de la biologie : du défi biomédical de la plasticité du cancer - où des régulations génétiques évoluées permettent aux cellules cancéreuses d'échapper au traitement - au défi de la biologie synthétique - où les circuits génétiques doivent être contrôlés malgré les fluctuations de l'environnement.

Ce projet s'appuie sur les progrès de la génomique pour déterminer comment l'évolution de la régulation des gènes dépend 1) des effets des mutations - "que peut-il arriver ?", et 2) de l'avantage sélectif des changements de régulation dans des environnements dynamiques - "qui peut survivre ?". Ces questions fondamentales seront abordées à l'échelle transcriptomique en combinant des approches expérimentales et informatiques innovantes dans un organisme modèle puissant : la levure Saccharomyces cerevisiae.

En utilisant une nouvelle méthode à haut débit par laquelle les transcriptomes de milliers de génotypes peuvent être profilés dans différents environnements, nous déterminerons comment les mutations aléatoires potentialisent ou limitent l'évolution de la régulation et nous identifierons les variants génétiques altérant la régulation des gènes. En mettant en concurrence des mutants aléatoires et en réalisant des essais fonctionnels sous divers régimes de sélection, nous déterminerons quand et pour quels gènes l'évolution de la régulation de l'expression est bénéfique.

Ces travaux permettront de mieux comprendre les mécanismes génétiques qui sous-tendent les différences réglementaires et leur valeur adaptative dans des environnements dynamiques, en fournissant une base empirique pour le développement de modèles prédictifs de l'évolution réglementaire.

"Rubix eGRIDE". Photos de cellules de levure encapsulées prises à la loupe binoculaire, par Nena Martin. Montage 3D réalisé par Fabien Duveau. 2024

Cube imagé symbolisant l’aspect multidimensionnel des données nécessaires pour comprendre comment les interactions entre génotypes et environnements influencent l’évolution de la régulation d’expression des gènes. Chaque image représente une micro-colonie de cellules de levure (aggrégats foncés) encapsulées dans une bille d’alginate; les couleurs représentent différents environnements. Le projet eGRIDE implique l’analyse quantitative du transcriptome de ~1000 génotypes dans ~7 environnements à partir de cellules encapsulées.

Financement ERC : 1 961 573 €

Durée : du 1^er septembre 2024 au 31 août 2029