Nouveaux indices sur l'évolution de la vie pluricellulaire
Selon une nouvelle étude, l'évolution des pluricellulaires ne semblerait pas avoir nécessité autant de modifications génétiques que ce que l'on pensait. Dans un article paru dans la revue Science, une équipe internationale de chercheurs explique comment elle a comparé les génomes de deux espèces d'algues étroitement apparentées, Volvox carteri (pluricellulaire) et Chlamydomonas reinhardtii (unicellulaire). La vie pluricellulaire a évolué plus d'une fois: chez les animaux, les végétaux et les champignons, ainsi que chez les algues rouges et brunes. Toutefois, dans la plupart des cas, cette évolution est tellement ancienne qu'il est extrêmement difficile de retrouver les modifications génétiques responsables. L'algue verte Volvox est une exception importante, car V. carteri et C. reinhardtii ont divergé à partir d'un ancêtre commun unicellulaire il y a moins de 200 millions d'années. V. carteri consiste en deux types de cellules. Les unes, petites et au nombre d'environ 2000, sont intégrées dans une matrice extracellulaire de forme sphérique; chacune comporte deux flagelles, que l'organisme utilise pour se déplacer. L'autre type consiste en 16 cellules reproductrices, placées juste en dessous de cette couche. Selon les chercheurs, la divergence entre les deux génomes est similaire à celle qui sépare les génomes de l'homme et du poulet. «Nous nous attendions à davantage de différences au niveau de la taille du génome, du nombre de gènes, ou de la taille des familles génétiques entre Volvo et chlamydomonas», commente le professeur James Umen du Salk Institute, aux États-Unis. «Mais ce n'est pas le cas.» En fait, les deux génomes sont remarquablement similaires, ce qui suggère que Volvox n'a pas dû inventer de nouvelles protéines pour s'orienter vers une vie pluricellulaire, mais a plutôt utilisé les ressources génétiques disponibles. «Nous avons été surpris, car l'innovation à ce niveau était censée jouer un rôle dans l'évolution des pluricellulaires chez les végétaux et les animaux», faisait remarquer le professeur Umen. «Si vous comparez les protéines à des Lego, Chlamydomonas possédait déjà beaucoup de briques. Volvox n'avait pas eu besoin d'en acheter de nouvelles, il a plutôt utilisé celles qu'il a héritées de son ancêtre.» Néanmoins, les analyses ont révélé des différences entre les génomes des deux espèces. Par exemple, Volvox possède beaucoup plus de gènes pour la matrice extracellulaire. Elle est apparentée à la membrane cellulaire de Chlamydomonas, et la différence en taille et en complexité entre les deux structures se reflète dans le nombre et la variété de gènes de Volvox codant pour les protéines de la matrice. De plus, davantage de protéines sont impliquées dans la division cellulaire chez Volvox, et il semble qu'il ait adapté certains de ses gènes pour qu'ils accomplissent de nouvelles fonctions. Par exemple, certains sous-types d'une famille de gènes impliquée dans la construction de la matrice cellulaire ont évolué pour devenir un déclencheur hormonal de la différenciation sexuelle. «Nos comparaisons entre Volvox et Chlamydomonas indiquent que ... les innovations évolutives de la lignée de Volvox n'a pas nécessité de grands changements du répertoire protéique ancestral», expliquent les scientifiques. «Ceci confirme les observations antérieures montrant une réutilisation des gènes ancestraux pour de nouveaux processus de développement.» L'équipe espère étudier prochainement la régulation génétique de Volvox. Le but est de comprendre les facteurs à l'origine de l'évolution de ces organismes pluricellulaires.
Pays
Canada, Allemagne, Japon, États-Unis