Une étude de l’Université de Göttingen sur Mésotaenium endlicherianum, une algue étroitement liée aux plantes terrestres, a révélé des informations génétiques cruciales. En analysant la réponse des algues à diverses conditions environnementales, les chercheurs ont découvert des mécanismes génétiques partagés entre les algues et les plantes terrestres, approfondissant ainsi la compréhension de l’évolution et de la résilience des plantes.
Une équipe de recherche de l’université de Göttingen mène une enquête sur 10 milliards d’extraits d’ARN pour identifier les « gènes centraux ».
La majorité de la surface terrestre est ornée d’un large éventail de plantes, qui constituent la majorité de la biomasse terrestre. Cette diversité remarquable s’étend des mousses délicates aux arbres imposants. Cette étonnante biodiversité est née à la suite d’un événement évolutif fatidique qui ne s’est produit qu’une seule fois : la terrestreisation des plantes. Ceci décrit le moment où un groupe d’algues, dont les descendants modernes peuvent encore être étudiés en laboratoire, ont évolué en plantes et ont envahi les terres du monde entier.
Un groupe international de chercheurs, dirigé par une équipe de l’Université de Göttingen, a généré des données d’expression génétique à grande échelle pour étudier les réseaux moléculaires qui fonctionnent chez l’une des algues les plus proches des plantes terrestres, une humble algue unicellulaire appelée Mésotaenium endlicherianum. Leurs résultats ont été publiés dans Plantes naturelles.
Des échantillons liquides de Mésotaenium endlicherianum dans un flacon de laboratoire, qui sont sur le point d’être combinés avec du milieu frais dans des conditions stériles. Crédit : Janine Fürst-Jansen
Dévoiler la résilience des algues
Utiliser une souche de Mésotaenium endlicherianum qui est conservé en sécurité dans la collection de cultures d’algues de l’université de Göttingen (SAG) depuis plus de 25 ans et dans le cadre expérimental unique qui s’y trouve, les chercheurs ont exposé Mésotaenium endlicherianum à une gamme continue d’intensités lumineuses et de températures différentes.
Janine Fürst-Jansen, chercheuse à l’université de Göttingen, déclare : « Notre étude a commencé par examiner les limites de la résilience de l’algue – à la fois à la lumière et à la température. Nous l’avons soumis à une large plage de températures allant de 8 °C à 29 °C. Nous avons été intrigués lorsque nous avons observé l’interaction entre une large tolérance à la température et à la lumière sur la base de notre analyse physiologique approfondie.
Image au microscope de l’une des algues les plus proches des plantes terrestres, une algue unicellulaire appelée Mésotaenium endlicherianum (20 micromètres correspondent à 0,02 millimètres). Crédit : Tatiana Darienko
La façon dont les algues réagissent a été étudiée non seulement au niveau morphologique et physiologique, mais également en lisant les informations d’environ 10 milliards d’individus. ARN extraits. L’étude a utilisé l’analyse de réseau pour étudier simultanément le comportement partagé de près de 20 000 gènes. Dans ces modèles partagés, des « gènes centraux » qui jouent un rôle central dans la coordination de l’expression des gènes en réponse à divers signaux environnementaux ont été identifiés.
Cette approche a non seulement offert des informations précieuses sur la manière dont l’expression des gènes des algues est régulée en réponse à différentes conditions, mais, combinée à des analyses évolutives, sur la manière dont ces mécanismes sont communs aux plantes terrestres et à leurs algues apparentées.
Des échantillons de Mésotaenium endlicherianum qui sont conservés en sécurité dans la collection de cultures d’algues de l’université de Göttingen (SAG) depuis plus de 25 ans. Cette image montre le dispositif expérimental unique qui a permis aux chercheurs d’exposer Mésotaenium endlicherianum à une gamme continue d’intensités lumineuses et de températures différentes. Crédit : Janine Fürst-Jansen
Découvrir les mécanismes génétiques évolutifs
Le professeur Jan de Vries, de l’Université de Göttingen, déclare : « Ce qui est si unique dans cette étude, c’est que notre analyse de réseau peut mettre en évidence des boîtes à outils entières de mécanismes génétiques dont on ne savait pas qu’elles fonctionnaient chez ces algues. Et lorsque nous examinons ces boîtes à outils génétiques, nous constatons qu’elles sont partagées sur plus de 600 millions d’années d’évolution des plantes et des algues ! »
Comme l’explique Armin Dadras, doctorant à l’université de Göttingen : « Notre analyse nous permet d’identifier quels gènes collaborent dans diverses plantes et algues. C’est comme découvrir quelles notes de musique s’harmonisent systématiquement dans différentes chansons. Cette idée nous aide à découvrir des schémas évolutifs à long terme et révèle comment certaines « notes » génétiques essentielles sont restées cohérentes dans un large éventail de plantes. espècesun peu comme des mélodies intemporelles qui résonnent dans différents genres musicaux.
