Activation de rétrotransposons de plantes par le stress et impact sur les génomes hôtes

Stress activation and genomic impact of plant rétrotransposons

Laboratoire de Biologie Cellulaire, Institut Jean-Pierre Bourgin, INRA-Centre de Versailles, 78026 Versailles cedex. E-mail: gbastien@versailles. inra.fr.

Résumé

Les rétrotransposons sont des éléments génétiques mobiles qui s’amplifient par transcription inverse d’un intermédiaire ARN. Ils sont capables de s’insérer à différents endroits d’un génome, de s’amplifier en grand nombre de copies, et sont une source importante de diversité génétique. Le rétrotransposon de tabac Tnt1 A est activé par le stress d’origine pathogène et les séquences régulatrices impliquées dans cette activation sont similaires à celles de gènes végétaux de réponse au stress. Tnt1A appartient à une famille très ancienne présente dans de nombreuses Solanacées, et composée d’un continuum de populations d’éléments apparentés qui diffèrent dans leurs conditions d’expression. Cette expression est souvent observée en réponse au stress mais suit des modalités sensiblement différentes pour chaque population, reflètant peut-être une réponse adaptative de populations ancestrales à différents stimuli durant la radiation de la famille des Solanacées et de ses différents genres. Les facteurs microbiens stimulent très efficacement l’amplification de Tnt1A, renforçant l’hypothèse que des modifications environnementales peuvent engendrer des modifications génétiques. En outre, la transposition de Tnt1A est préférentiellement ciblée vers les régions géniques, suggèrant que l’activité des éléments transposables peut être une source naturelle de modulation des fonctions géniques et de diversité phénotypique.

Abstract

Retrotransposons are mobile genetic elements that amplify via reverse transcription of an RNA intermediate. They insert at different positions in host genomes, can be amplified to high copy number and are an important source of genetic diversity. The tobacco Tnt1A retrotransposon is activated by stresses of pathogen origin, and regulatory sequences involved in this activation are similar to those of various stress responsive plant genes. Tnt1A belongs to an ancient family present in various Solanaceous species, and composed of populations of closely related elements that differ in their expression conditions. This expression is often observed in response to stress, but with specificities that differ sensibly for each population, possibly refecting an adaptative response of ancestral populations to different stimuli, during the radiation of Solanaceous species and genera. Microbial factors efficiently stimulate Tnt1 A amplification, reinforcing the hypothesis that environmental challenges can generate genetic modifications. In addition, Tnt1 A transposition preferentially targets genic regions, suggesting that the activity of transpo- sable elements can modulate genic functions and represent a natural source of phenotypic diversity.