Le génome d'Emiliania enfin décrypté

COMMUNIQUÉ DE PRESSE NATIONAL  I  PARIS  I  12 JUIN 2013
 

Le génome d‘Emiliania huxleyi, une espèce emblématique du phytoplancton marin, a été déchiffré pour la première fois par un consortium international impliquant des équipes françaises principalement du CNRS, de l’UPMC, de l’Inra, d’Aix-Marseille Université et de l’ENS. Les scientifiques ont découvert que le génome de ce micro-organisme marin unicellulaire extrêmement abondant contient au moins un tiers de gènes en plus que le génome humain, tout en étant vingt fois plus petit. Autre surprise : il est très complexe, ce qui fournirait à Emiliania une importante capacité d’adaptation. Le séquençage a été réalisé au Department of Energy du Joint Genome Institute aux Etats-Unis. Ces travaux font l’objet d’un article dans la revue Nature le 13 juin 2013.

Les océans sont responsables de plus de la moitié de la production d'oxygène de la planète grâce à l'activité de photosynthèse du phytoplancton (ou plancton végétal) marin. Responsables de la majorité de cette photosynthèse océanique, les protistes, des micro-organismes marins eucaryotes (avec un noyau), unicellulaires et parfois photosynthétiques restent méconnus. Ni bactérie, ni virus, ni plante, ni animal à proprement parlé, les protistes présentent une grande plasticité tant anatomique que physiologique, et un métabolisme complexe.  Emiliania huxleyi est un protiste appartenant à la lignée des haptophytes. De par son extrême abondance, cette toute petite cellule planctonique forme une espèce emblématique du phytoplancton marin. Dotée de métabolismes fondamentaux variés (photosynthèse, calcification, etc.), elle est connue pour son micro-squelette calcaire qui rend l’océan blanc-laiteux et visible depuis l’espace, lorsque les cellules se multiplient en gigantesques efflorescences.

Pour décrypter le génome d’Emiliania, premier génome d’haptophyte séquencé, les scientifiques ont utilisé treize souches de cette espèce provenant de tous les océans qui ont ensuite été isolées dans différents laboratoires (certaines proviennent de la riche collection de la station biologique de Roscoff qui contient plus de 500 références d’Emiliana). Première découverte, le génome d’Emiliania huxleyi est vingt fois plus petit que le génome humain : il est constitué de 141 millions de bases (le génome des diatomées a environ 24  millions de bases et le génome humain environ 3 200 millions). Mais, surprise, il contient au moins un tiers de gènes en plus que le génome humain. En effet, le consortium international a mis en évidence la présence de plus de 30 000 gènes codant pour toutes sortes de protéines et de fonctions, dont plus de la moitié sont totalement inconnues dans les bases de données génétiques existantes.

D’autre part, les treize souches séquencées, que l’on croyait relativement proches, ne partagent en moyenne que 75% de leurs gènes : on pourrait parler de génome-cœur d’Emiliania. Ainsi, 25% des gènes ne sont présents que dans certaines souches : ce génome « permutable » est composé des gènes spécifiques à certaines souches. Cette configuration en « pan-génome » (avec un génome-cœur entouré d’un génome permutable) est typique des bactéries et des archées. Sa genèse chez Emiliana doit encore être documentée. La présence d’une telle proportion de gènes spécifiques à certaines souches est remarquable pour un organisme eucaryote sexué. Elle offre sans nul doute à Emiliania une flexibilité génomique et des capacités d’adaptation élevées.

        
Différentes souches d’Emiliana huxleyi
©  Kyoko Hagino-Tomioka         

Bibliographie

Pan genome of the phytoplankton Emiliania underpins its global distribution, Betsy A. Read, Jessica Kegel, Mary J. Klute, Alan Kuo, Stephane C. Lefebvre, Florian Maumus, Christoph Mayer, John Miller, Adam Monier, Asaf Salamov, Jeremy Young, Maria Aguilar, Jean-Michel Claverie, Stephan Frickenhaus, Karina Gonzalez, Emily K. Herman, Yao-Cheng Lin, Jonathan Napier, Hiroyuki Ogata, Analissa F. Sarno, Jeremy Shmutz, Declan Schroeder, Colomban de Vargas, Frederic Verret, Peter von Dassow, Klaus Valentin, Yves Van de Peer, Glen Wheeler, Emiliania huxleyi Annotation Consortium, Joel B. Dacks, Charles F. Delwiche, Sonya T. Dyhrman, Gernot Glöckner, Uwe John, Thomas Richards, Alexandra Z. Worden, Xiaoyu Zhang & Igor V. Grigoriev, Nature, 13 juin 2013

Contacts

Chercheur l Colomban de Vargas l T 02 98 29 25 28 l vargas@sb-roscoff.fr

Jean-Michel Claverie l T 04 91 82 54 20 l claverie@igs.cnrs-mrs.fr

Florian Maumus l T 01 30 83 31 74 l florian.maumus@versailles.inra.fr

Presse CNRS l Priscilla Dacher l T 01 44 96 46 06 l priscilla.dacher@cnrs-dir.fr