Le séquençage du génome d'une algue aide les scientifiques à démêler le mystère de l'évolution
Des scientifiques de l'UE ont séquencé et analysé le génome d'une espèce d'algue brune appelé Ectocarpus siliculosus. Les recherches, publiées dans la revue Nature, apportent un nouvel éclairage sur l'évolution de la multicellularité et révèlent la façon dont les algues se sont adaptées aux conditions de vie rigoureuses dans un environnement soumis aux marées. L'UE a soutenu ces travaux dans le cadre du projet MARINE GENOMICS («Implementation of high-throughput genomic approaches to investigate the functioning of marine ecosystems and the biology of marine organisms»), qui a reçu 10 millions d'euros au titre du domaine thématique «Développement durable, changement planétaire et écosystèmes» du sixième programme-cadre (6e PC). Les algues brunes intéressent beaucoup les scientifiques, et ce pour plusieurs raisons. Tout d'abord, elles appartiennent au club très fermé des cinq groupes d'organismes présentant un développement multicellulaire complexe, tels que les animaux, les plantes, les champignons et les algues rouges. Ensuite, étant donné leur métabolisme inhabituel, les algues brunes produisent un grand nombre de molécules intéressantes pour divers secteurs industriels. Par exemple, les polysaccharides des algues brunes sont déjà utilisés dans les secteurs pharmaceutique, alimentaire et du textile, et une recherche récente a révélé que ces dernières produisaient une molécule qui dynamise les systèmes naturels de défense des plantes. E. siliculosus peut mesurer jusqu'à 20 centimètres de long; elle est étroitement liée au varech et on la trouve sur les côtes rocheuses dans des contrées tempérées du monde entier. Son génome contient 214 millions de paires de base et plus de 16 000 gènes. Les scientifiques pensent que les animaux, les plantes, les champignons, les algues rouges et les algues brunes ont tous développé leur multicellularité indépendamment les uns des autres. Néanmoins, les analyses du génome de l'algue brune révèlent qu'elle semble employer les mêmes «ruses» moléculaires que les plantes et les animaux pour parvenir à cette multicellularité. «On a trouvé dans l'algue brune de nombreux gènes codant pour des kinases, des transporteurs et des facteurs de transcription», expliquait Klaus Valentin de l'institut Alfred Wegener en Allemagne, l'un des auteurs de l'article. «On trouve communément ces gènes dans des plantes terrestres, et l'on suspecte qu'ils jouent un rôle important dans l'origine des organismes multicellulaires.» Les scientifiques ont également voulu explorer la façon dont les gènes d'E. siliculosus aidaient l'algue à se développer aussi bien dans un environnement côtier si austère. «Les eaux peu profondes de la région intertidale constituent un habitat intéressant pour les organismes marins, sédentaires et photosynthétiques, leur offrant un substrat et un accès à la lumière», écrivaient les chercheurs. «Cependant, le littoral est également un environnement hostile qui requiert de pouvoir supporter les changements de marées en terme d'intensité de lumière, de température, de salinité et de coup de lame.» D'après l'équipe, «plusieurs caractéristiques du génome d'Ectocarpus montrent que cette algue a développé des mécanismes efficaces pour survivre dans cet environnement.» Par exemple, elle semble avoir un système complexe de photosynthèse qui lui permet de s'adapter à de grandes variations au niveau des conditions de lumière qu'elle connaît au moment des marées hautes et basses. Elle possède également des composants qui lui confèrent une protection contre les rayonnements ultraviolets et des enzymes qui l'aident à gérer le stress résultant de son environnement côtier. «Dans le contexte du changement climatique actuel, nous nous intéressons désormais à la façon dont les algues brunes se sont adaptées à la lumière UV et à l'élévation des températures», expliquait le Dr Valentin. «En outre, les algues brunes sont bien plus anciennes sur le plan évolutionnaire que les plantes terrestres. Elles ont plusieurs propriétés métaboliques, mais ont rarement fait l'objet d'études. Mieux comprendre les propriétés cachées dans ces gènes pourrait également être la base du développement de nouveaux produits et technologies.»