Génome séquencé : Ostréococcus tauri, "ancêtre" des plantes.

[JacquesL]

http://www.pseudo-sciences.org/spip.php?breve89
et http://www.inra.fr/presse/ostreococcus_tauri_ancetre_des_plantes

Décembre 2006
Ostréococcus tauri, "ancêtre" des plantes

Le génome du plus petit organisme eucaryote libre, Ostréococcus tauri, vient d'être séquencé par un consortium de laboratoires de recherche français et belges, auquel participe l'INRA.

L'intérêt suscité par cette algue planctonique unicellulaire s'explique par sa place au tout début de la chaîne évolutive conduisant vers les plantes supérieures que nous cultivons. De ce fait, cette famille d'algues vertes partage avec les plantes beaucoup de mécanismes physiologiques et moléculaires.

S'intéresser aux gènes conservés entre ces algues « primitives » et les plantes supérieures, et à la manière dont ils ont évolué, donne des pistes pour mieux comprendre la fonction et la régulation des gènes homologues chez les plantes. A cet égard, cette algue pourrait jouer vis-à-vis des plantes le même rôle que la levure vis-à-vis des animaux.

Voir en ligne : Institut national de la recherche agronomique (INRA)

Le génome du plus petit organisme eucaryote libre, Ostréococcus tauri, vient d'être séquencé par un consortium de laboratoires de recherche français et belges, auquel participe l'INRA. L'intérêt suscité par cette algue planctonique unicellulaire s'explique par sa place au tout début de la chaîne évolutive conduisant vers les plantes supérieures que nous cultivons. De ce fait, cette famille d'algues vertes partage avec les plantes beaucoup de mécanismes physiologiques et moléculaires. S'intéresser aux gènes conservés entre ces algues « primitives » et les plantes supérieures, et à la manière dont ils ont évolué, donne des pistes pour mieux comprendre la fonction et la régulation des gènes homologues chez les plantes. A cet égard, cette algue pourrait jouer vis-à-vis des plantes le même rôle que la levure vis-à-vis des animaux.


Ostréococcus tauri possède le plus petit génome eucaryote non parasitaire connu. Sa taille est comparable à celle d'une bactérie (1 micron). Mais, à la différence des bactéries, ses chromosomes sont contenus dans une structure spécialisée : le noyau. Outre le noyau, elle possède l'équipement minimal d'un organisme photosynthétique : un chloroplaste et une mitochondrie. Apparue il y a environ 1,5 milliards d'années, cette famille d'algues vertes figure parmi les membres les plus anciens de la lignée végétale. On s'attend donc à y trouver la majorité des gènes présents spécifiquement dans le règne végétal.

Cette algue est très répandue dans toutes les mers du monde. Dans l'étang de Thau, où elle a été découverte en 1994, elle constitue l'essentiel du phytoplancton. Elle est, avec les cyanobactéries, le premier maillon de la chaîne alimentaire dans les océans, utilisant l'énergie solaire et fixant le dioxyde de carbone pour produire de la matière organique et de l'oxygène dont se nourrissent les autres organismes. Environ 50% de l'oxygène que nous respirons est issu de ce processus photosynthétique réalisé par les organismes unicellulaires du phytoplancton.

© CNRS / H. Moreau
Ostreococcus tauri contient un granule d'amidon (en clair au milieu), un chloroplaste unique (zone à gauche du granule), un noyau (en bas), une mitochondrie (à droite). Vue en microscopie électronique.




Une cascade d'informations


Le séquençage du génome d'un organisme comme Ostréococcus permet d'accéder à la connaissance de sa biologie avec une remarquable économie de temps et de moyens. En effet, le séquençage induit l'acquisition de connaissances en cascade : de la séquence il est possible de prédire où se situent les gènes, puis de faire des hypothèses sur leur fonction par analogie avec des gènes connus, et enfin, à partir de l'ensemble des fonctions identifiées, de proposer les chaînes métaboliques que cet organisme est en mesure de réaliser. Ce travail in silico aboutit à des hypothèses qui orientent les futures recherches expérimentales.
Dans le cas d'Ostréococcus tauri, les informations issues du séquençage indiquent que c'est un organisme probablement très performant pour l'utilisation des sources d'azote, capable d'utiliser non seulement le nitrate, mais aussi l'ammonium et l'urée avec une grande efficacité, et susceptible d'avoir un métabolisme carboné "de type C4" bien plus efficace pour l'utilisation des produits de la photosynthèse que le métabolisme « de type C3 ».


Les surprises du génome d'Ostréococcus


Le génome d'Ostréococcus est plus simple et plus compact que celui des plantes. Si on le compare au génome d'Arabidopsis, le plus petit génome de plante connu, le génome d'Ostréococcus contient le tiers du nombre de gènes, soit environ 8000 gènes pour une taille dix fois plus petite.
De plus, là où on observe des familles complexes de gènes chez les plantes, on trouve souvent un gène unique pour la même fonction chez Ostréococcus, ce qui facilite grandement l'analyse de cette fonction.

Le génome d'Ostréococcus comporte vingt chromosomes dont deux sont atypiques.

Le chromosome n°2 possède des particularités qu'on trouve associées aux chromosomes sexuels, avec une abondance d'éléments transposables. Il montre une structure particulière des gènes, souvent morcelés par de nombreux introns différents de ceux du reste du génome. Bien qu'on n'ait jamais observé de mécanismes de reproduction sexuée chez cette algue, elle possède un jeu complet de gènes de méïose. Les chercheurs suggèrent que la reproduction sexuée existerait comme possibilité pour cette algue de créer et maintenir une diversité dans un milieu sans segmentation géographique forte.
Le chromosome n°19 contient 60% de gènes sans ressemblance avec des gènes connus, 20% sont homologues de gènes d'algues vertes et les 20% restants ont des homologies - modestes - avec des gènes bactériens, suggérant une possible acquisition de ces gènes par transfert horizontal.
Deux autres souches d'Ostréococcus sont en voie de séquençage, une souche de surface océanique et une souche de profondeur, dans le but de comprendre la diversité et l'adaptation de ce genre aux différents milieux naturels.

Référence : Genome analysis of the smallest free-living eukaryote Ostréococcus tauri unveils many unique features
Evelyne Derelle a, b, Conchita Ferraz b, c, Stéphane Rombauts b, d, Pierre Rouzé b, e, Alexandra Z. Worden f, Steven Robbens d, Frédéric Partensky g, Sven Degroeved h, Sophie Echeynié c, Richard Cooke i, Yvan Saeys d, Jan Wuyts d, Kamel Jabbari j Chris Bowler k, Olivier Panaud i, Benoît Piégu i, Steven G. Ball k, Jean-Philippe Ral k, François-Yves Bouget a, Gwenael Piganeau a, Bernard De Baets h, Andre Picard a, l, Michel Delseny i, Jacques Demaille c, Yves Van de Peer d,  and Herve Moreau a,
Proc Natl Acad Sci U S A. 2006 Aug 1;103(31):11647-52.

a Observatoire Océanologique, Laboratoire Arago, UMR 7628, CNRS–Université Paris 6, Banyuls sur Mer, France;
b E.D., C.F., S.R. and P.R. contributed equally to this work
c Institut de Génétique Humaine, Unité Propre de Recherche 1142, CNRS, Montpellier, France;
d Department of Plant Systems Biology, Flanders Interuniversity Institute for Biotechnology and
e Laboratoire associé de l'INRA (France), Ghent University, Belgium;
f Rosenstiel School of Marine and Atmospheric Science, University of Miami;
g Station Biologique, UMR 7144, CNRS –Université Paris 6, Roscoff, France;
h Department of Applied Mathematics, Biometrics and Process Control, Ghent University, Belgium;
i Génome et Développement des Plantes, UMR 5096, CNRS–Université de Perpignan, France;
j Département de Biologie, Formation de Recherche en Evolution 2910, CNRS–Ecole Normale Supérieure, Paris
k Laboratoire de Chimie Biologique, UMR 8765, CNRS–Université Sciences et Technologies de Lille, France

Rédacteur :     Service Presse INRA, tél : 01 42 75 91 69
Contacts :
Pierre Rouzé
tél. : 32 933 13694
pierre.rouze@psb.ugent.be
Laboratoire associé de l'INRA, service bioinformatique de l'université de Gand (Belgique), département INRA de « Biologie végétale ».

Ah oui, j'oubliais. Ces génomes sont encore "trop compliqués pour être le fruit du seul hasard", s'écrient les créationnistes. Donc c'est un miracle !