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23 oct.

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Les algues possèdent des gènes pour vivre sur terre

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La stratégie génétique adoptée par les plantes quand elles ont conquis les terres émergées il y a 500 millions d'années peut être vue dans leurs gènes. Un consortium international, dont des chercheurs du Laboratoire de recherche en sciences végétales, vient de montrer que les gènes des algues Charophytes contiennent de nombreuses innovations évolutives qui ont permis à leur ancêtre commun avec les plantes terrestres, de se propager dans les habitats terrestres. Il apparait que de nombreux caractères autrefois considérés comme spécifiques aux plantes terrestres étaient présents dans le génome de leur ancêtre commun aquatique. Ce travail a été publié le 12 juillet 2018 dans la revue Cell.

© Nishiyama, Sakayama & Rensing

© Nishiyama, Sakayama & Rensing

Les plantes terrestres forment un groupe d'organismes vivants extraordinairement diversifié, qui présentent une pléthore d'adaptations à des habitats très différents - les puissants arbres géants ainsi que les herbes tendres, les mousses et les plantes à fleurs en font partie. Les plantes terrestres partagent un ancêtre commun avec les algues Charophytes. Les deux lignées se sont séparées il y a plus de 500 millions d'années. Les Charophytes vivent en eau douce et certaines de ces plantes aquatiques développent une morphologie plus complexe que d'autres espèces d'algues apparentées.


Lorsque les plantes ont colonisé le milieu émergé, elles ont été confrontées à de nouvelles conditions environnementales. Par exemple, les plantes pionnières ont dû s’adapter au dessèchement. Plusieurs groupes d'algues ont colonisé les terres émergées, mais un seul groupe s’est installé avec une diversité de formes que l'on voit aujourd'hui sur les surfaces des continents - le grand groupe de plantes terrestres. Quels ajustements génétiques ont eu lieu lorsque les plantes ont quitté l'eau et se sont déplacées vers la terre ferme ?


Un groupe international de chercheurs a décodé le génome de Chara braunii, une algue étroitement liée aux plantes terrestres. En comparant la liste des gènes identifiés dans cette algue aquatique avec la liste des gènes trouvés dans les plantes terrestres, ce consortium a pu identifier les changements génétiques qui se sont produits lorsque les plantes ont colonisé la terre en révélant des gènes issus des ancêtres communs des Charophytes et des plantes terrestres. Certains de ces gènes ont été préservés pendant des centaines de millions d'années. Certains nouveaux gènes ont évolué après que les algues et les plantes terrestres se soient séparées. Ces gènes représentent des changements évolutifs associés à l'émergence d'une complexité morphologique telle que nous la connaissons chez plantes terrestres. L'un des faits marquants est qu'un certain nombre de gènes qui étaient auparavant considérés comme typiques pour les plantes terrestres peuvent déjà être trouvés dans ces algues. Cela signifie que certains processus importants qui se produisent lorsque les plantes terrestres poussent sont beaucoup plus anciens que ce que l'on croyait auparavant. En fait, certains de ces caractères ont évolué avant même que les plantes terrestres n'existent.


Cependant, il y a aussi des innovations chez Chara braunii qui ne sont pas présentes dans les plantes terrestres et ont été perdues dans les lignées apparentées. Cela signifie que les plantes ont pris quelques gènes et en ont laissé d'autres quand elles ont quitté l'eau et colonisé la terre il y a 500 millions d'années. Les deux chercheurs toulousains impliqués dans le projet ont par exemple montré que deux familles de gènes, les peroxydases nécessaires pour le contrôle de l’homéostasie des espèces réactives de l’oxygène et des gènes permettant la reconnaissance des microbes environnant étaient particulièrement abondantes chez Chara braunii. Ces multiplications de gènes pourraient expliquer des caractéristiques spécifiques de cette algue, comme la présence d’un microbiome particulièrement riche.

Pour lire l'intégralité de cet article, voir le site de l'Institut des sciences biologiques du CNRS.
 

Dates
le 19 juillet 2018

Date de mise à jour 19 juillet 2018


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