18 mai 2016
Mystère au fond des mers
Deux chercheurs de l'Université sont appelés à la rescousse pour élucider les liens familiaux d'un étrange groupe d'algues vivant dans les profondeurs marines
Par : Jean Hamann
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Ce spécimen de Verdigellas, appartenant à la classe des Palmophyllales, a des allures d'algue verte commune. En réalité, il s'agit de millions d'organismes unicellulaires, sans contact direct entre eux, réunis dans une matrice gélatineuse. Cette algue vit sur les fonds marins de l'océan Atlantique à des profondeurs pouvant atteindre 200 mètres.
— Mark and Diane Littler, National Museum of Natural History, Smithsonian Institution
Les Palmophyllales sont des plantes pour le moins inhabituelles. Elles ressemblent à des algues vertes communes, mais les apparences sont trompeuses puisque chaque «algue» est en fait un regroupement de millions d'organismes unicellulaires, sans contact direct entre eux, fixés dans une matrice gélatineuse. Autre fait singulier à leur sujet, ces algues vivent à des profondeurs allant jusqu'à 200 mètres, là où la lumière solaire, essentielle à la survie des plantes vertes, se fait très rare. La position de ce groupe d'algues dans le grand arbre généalogique des plantes constituait un casse-tête pour les taxonomistes, mais une équipe internationale, dont font partie Claude Lemieux et Monique Turmel du Département de biochimie, microbiologie et bio-informatique, vient d'élucider la question.
Les recherches visant à établir les liens familiaux de cet étrange groupe d'algues ont été amorcées il y a cinq ans par Frederik Leliaert, de l'Université de Ghent en Belgique. Les analyses phylogénétiques réalisées alors à partir de quelques gènes avaient montré que ces algues étaient très anciennes et qu'elles étaient distinctes des autres algues et plantes vertes, des informations intéressantes, mais plutôt floues. Les chercheurs ont donc profité de l'amélioration des outils génomiques survenue au cours des dernières années pour revisiter la question. Comme les nouvelles analyses allaient essentiellement porter sur des gènes contenus dans les chloroplastes – les structures responsables de la photosynthèse chez les plantes –, Frederik Leliaert et ses collaborateurs ont contacté les professeurs Lemieux et Turmel pour profiter de leur expertise. «Jusqu'à présent, le séquençage des génomes chloroplastiques a été fait pour une centaine d'algues vertes et nous avons participé à 80% de ces projets», précise Claude Lemieux.
En raison de leurs fonctions essentielles à la vie, les gènes chloroplastiques sont conservés chez les différentes espèces de plantes vertes. Les mutations décelées dans ces gènes permettent donc de reconstituer la généalogie d'un groupe de plantes et leur ordre d'apparition au cours de l'évolution. La comparaison du génome chloroplastique des Palmophyllales avec ceux d'autres groupes de plantes a mis en lumière des différences suffisamment grandes pour que ces algues soient regroupées au sein d'une classe distincte, rapportent les chercheurs dans un article du récent numéro de la revue Scientific Reports.
Les Palmophyllales seraient apparues très tôt au cours de l'évolution, il y a plus de 500 millions d'années, mais il s'agit d'une approximation, souligne le professeur Lemieux. Elles seraient issues de la lignée évolutive la plus ancienne des plantes vertes. Il est possible qu'au moment de leur apparition, elles aient été des unicellulaires libres et que leur structure macroscopique se soit développée par la suite. Au fil des âges, elles se seraient adaptées pour pouvoir vivre dans les profondeurs marines, une niche écologique très spécialisée que très peu d'autres espèces d'algues exploitent.
Cette étude est de nature très fondamentale, reconnaît le professeur Lemieux. «Elle vise à mieux comprendre comment la vie s'est organisée sur la Terre et quelles sont les interrelations entre les espèces vivantes. Est-ce que ces connaissances auront un jour des applications pratiques? Je ne le sais pas. Mais, la connaissance pour la connaissance est tout de même quelque chose de très important.» C'est sans doute ce que pensait le biologiste américain Thomas Brock en étudiant les bactéries des sources thermales du parc national de Yellowstone dans les années 1960. Il n'imaginait pas, à l'époque, que ses travaux sur ces singulières bactéries conduiraient un jour au développement de la PCR, une technique d'amplification du matériel génétique qui a révolutionné le séquençage d'ADN et généré des milliards de dollars en retombées économiques dans les domaines de la médecine et des biotechnologies.
Les recherches visant à établir les liens familiaux de cet étrange groupe d'algues ont été amorcées il y a cinq ans par Frederik Leliaert, de l'Université de Ghent en Belgique. Les analyses phylogénétiques réalisées alors à partir de quelques gènes avaient montré que ces algues étaient très anciennes et qu'elles étaient distinctes des autres algues et plantes vertes, des informations intéressantes, mais plutôt floues. Les chercheurs ont donc profité de l'amélioration des outils génomiques survenue au cours des dernières années pour revisiter la question. Comme les nouvelles analyses allaient essentiellement porter sur des gènes contenus dans les chloroplastes – les structures responsables de la photosynthèse chez les plantes –, Frederik Leliaert et ses collaborateurs ont contacté les professeurs Lemieux et Turmel pour profiter de leur expertise. «Jusqu'à présent, le séquençage des génomes chloroplastiques a été fait pour une centaine d'algues vertes et nous avons participé à 80% de ces projets», précise Claude Lemieux.
En raison de leurs fonctions essentielles à la vie, les gènes chloroplastiques sont conservés chez les différentes espèces de plantes vertes. Les mutations décelées dans ces gènes permettent donc de reconstituer la généalogie d'un groupe de plantes et leur ordre d'apparition au cours de l'évolution. La comparaison du génome chloroplastique des Palmophyllales avec ceux d'autres groupes de plantes a mis en lumière des différences suffisamment grandes pour que ces algues soient regroupées au sein d'une classe distincte, rapportent les chercheurs dans un article du récent numéro de la revue Scientific Reports.
Les Palmophyllales seraient apparues très tôt au cours de l'évolution, il y a plus de 500 millions d'années, mais il s'agit d'une approximation, souligne le professeur Lemieux. Elles seraient issues de la lignée évolutive la plus ancienne des plantes vertes. Il est possible qu'au moment de leur apparition, elles aient été des unicellulaires libres et que leur structure macroscopique se soit développée par la suite. Au fil des âges, elles se seraient adaptées pour pouvoir vivre dans les profondeurs marines, une niche écologique très spécialisée que très peu d'autres espèces d'algues exploitent.
Cette étude est de nature très fondamentale, reconnaît le professeur Lemieux. «Elle vise à mieux comprendre comment la vie s'est organisée sur la Terre et quelles sont les interrelations entre les espèces vivantes. Est-ce que ces connaissances auront un jour des applications pratiques? Je ne le sais pas. Mais, la connaissance pour la connaissance est tout de même quelque chose de très important.» C'est sans doute ce que pensait le biologiste américain Thomas Brock en étudiant les bactéries des sources thermales du parc national de Yellowstone dans les années 1960. Il n'imaginait pas, à l'époque, que ses travaux sur ces singulières bactéries conduiraient un jour au développement de la PCR, une technique d'amplification du matériel génétique qui a révolutionné le séquençage d'ADN et généré des milliards de dollars en retombées économiques dans les domaines de la médecine et des biotechnologies.
