L’union d’une cyanobactérie et d’une cellule eucaryote célébrée par un parasite

By c.audebert On février 26, 2012 · Leave a Comment

Cet article revient sur une publication de janvier 2012 de Science (voir image ci-dessous) qui exploite des données de biologie haut-débit pour répondre à deux questions biologiques liées : « comment a été permise la photosynthèse ? » – « toutes les plantes ont elles un ancêtre commun?«

Les auteurs exploitent des données génomiques et transcriptomiques d’un glaucophyte : Cyanophora paradoxa. Cyanophora paradoxa est le biflagellé le plus étudié des glaucophytes, pris pour modèle dans l’étude de l’endosymbiose et pour ce qui a trait à la fonction du proplaste à l’origine des chloroplates.

Ces proplastes ayant pour origine l’intégration par endosymbiose d’une cyanobactérie (les mitochondries quant à elles, ayant pour origine l’endosymbiose d’une alpha-protéobactérie). L’intégration de ces données apporte la preuve que toutes les plantes seraient issues d’un seul ancêtre commun: les plantes formeraient une lignée monophylétique.

Il y a plus d’un milliard d’années a eu lieu la rencontre entre une cyanobactérie et une cellule eucaryote : de cette rencontre a émergé des cellules capables d’exploiter la lumière solaire pour synthétiser de la matière organique. L’étude présentée ici distingue :

– les EGT (Endosymbiotic Gene Transfer) avec les échanges de gènes entre le génome de l’hôte et celui de la cyanobactérie initiale venant grandement enrichir le génome de cet hôte. La participation des gènes de cyanobactérie représenterait entre 6 % (pour Chlamydomonas reinhardtii) et 18 % (pour Arabidopsis thaliana). Chez C. paradoxa, 274 gènes semblent avoir une origine cyanobactérienne. L’étude de la séquence mitochondriale a permis de positionner les glaucophytes très près du point de divergence des algues vertes et rouges.

– une autre source d’apport de matériel génétique venant enrichir ce système : les transferts de gènes horizontaux (HGT). Les auteurs dénombrent 15 gènes qui sont partagés par les 3 taxons de plantes à l’origine d’une diversité de plantes, et qui auraient une origine bactérienne – des séquences proches de celles retrouvées chez des Chlamydiae et Legionella, des parasites intracellulaires de cellules eucaryotes.

Ainsi les gènes apportés par le parasite ont permis au couple cyanobactérie-cellule de fournir des gènes nécessaires aux échanges de « nourriture » (UhpC-type hexosephosphate transporters, des sous-unités de translocons). Cette étude démontre que ces échanges de gènes ont une signature unique chez les plantes, les algues et les glaucophytes confortant la thèse d’une lignée végétale monophylétique, un coup porté aux tenants de la thèse de la « paraphylie végétale ».

Cet article de Science est un bel exemple de l’exploitation, de l’intégration et enfin de l’interprétation donnant sens aux données génomiques et transcriptomiques générées à haut-débit (des données de transcriptomiques -réalisées sur la plateforme Illumina GAIIx- sont disponibles dans la banque du NCBI : Sequence Read Archive avec les n° d’accès suivants SRX104482, SRX104481, SRX104480).