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Posté par Michel le Mardi 21/09/2010 à 00:00
Décryptage du génome de la Chlorelle, une micro-algue prometteuse pour la production de biocarburant
L'analyse du génome complet de la Chlorelle, une micro-algue prometteuse pour la production de biocarburant, a été réalisée par le laboratoire Information Génomique et Structurale du CNRS, à la tête d'une collaboration internationale, mêlant laboratoires américains et japonais (1). La connaissance détaillée du génome de cette algue (Les algues sont des êtres vivants capables de photosynthèse dont le cycle de vie se déroule généralement en milieu aquatique....), également très utilisée comme complément alimentaire, va permettre d'en rationaliser son utilisation industrielle. Cette analyse révèle également des surprises au plan fondamental: elle suggère que la Chlorelle pourrait avoir un cycle sexuel (ce qui était passé jusqu'ici inaperçu) et qu'un virus (Un virus est une entité biologique qui nécessite une cellule hôte, dont il utilise les constituants pour se multiplier. Les virus existent sous...) lui a probablement transmis la capacité, unique chez les algues, de synthétiser une paroi cellulaire riche en chitine (2). Ces travaux sont publiés en ligne sur le site de la revue The Plant Cell.


« Gazon » de l'algue Chlorelle sur une boite de Pétri, montrant des petites « plaques » circulaires
(petits cercles décolorés) révélatrices de la présence d'un virus.

Les micro-algues constituent des cibles de choix pour la recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les...) sur les biocarburants. Au premier plan des sources alternatives (Alternatives (titre original : Destiny Three Times) est un roman de Fritz Leiber publié en 1945.) de biodiesel (Le biodiesel, biogazole ou B100 (B20, B5, B2, etc) est un carburant obtenu à partir d'huile végétale ou animale transformée par un procédé chimique appelé...), leur culture (La définition que donne l'UNESCO de la culture est la suivante [1] :) présente l'avantage incontestable, par rapport aux plantes terrestres oléagineuses, de ne pas entrer en compétition avec les surfaces cultivées nécessaires à l'alimentation humaine. Produire des carburants à partir d'eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les organismes vivants connus.), de lumière solaire et de gaz (Un gaz est un ensemble d'atomes ou de molécules très faiblement liés et quasi-indépendants. Dans l’état gazeux, la matière n'a pas de forme propre ni de...) carbonique atmosphérique, apparaît comme une solution miracle qui suscite de nombreux programmes de recherche depuis les années 70.

Chlorella est particulièrement intéressante pour le développement de biodiesel de seconde ( Seconde est le féminin de l'adjectif second, qui vient immédiatement après le premier ou qui s'ajoute à quelque chose de nature identique. La seconde est une unité de mesure du temps. La...) génération grâce à sa forte teneur en lipides (elle est composée seulement de 30 % de matière sèche). Si plusieurs génomes d'algues vertes (chlorophytes) ont déjà été séquencés (Chlamydomonas, Micromonas ou Ostreicoccus), celui de Chlorella, pourtant plus importante économiquement par son utilisation déjà ancienne comme complément alimentaire, n'avait jusqu'ici jamais été réalisé. L'analyse du génome de la Chlorelle, dirigée par Guillaume (Guillaume est un prénom masculin d'origine germanique. Le nom vient de Wille, volonté et Helm, heaume, casque, protection.) Blanc (Le blanc est la couleur d'un corps chauffé à environ 5 000 °C (voir l'article Corps noir). C'est la sensation visuelle obtenue avec un spectre lumineux continu, d'où l'image que l'on en...), chercheur (Un chercheur (fem. chercheuse) désigne une personne dont le métier consiste à faire de la recherche. Il est difficile de bien cerner le métier de chercheur tant les...) au CNRS (Le Centre national de la recherche scientifique, plus connu sous son sigle CNRS, est le plus grand organisme de recherche scientifique public français (EPST).) prédit 9.791 gènes de protéines, un total ( Total est la qualité de ce qui est complet, sans exception. D'un point de vue comptable, un total est le résultat d'une addition, c'est-à-dire une somme. Exemple : "Le total...) comparable à celui de sa cousine Micromonas. Ces nouvelles données génomiques vont permettre de mieux rationaliser l'utilisation de la Chlorelle dans différents processus industriels.

L'analyse comparative des différents génomes d'algues vertes maintenant connus a permis de brosser un portrait génétique de leur ancêtre commun. Celui-ci semble avoir déjà possédé la plupart des voies de biosynthèse des phytohormones nécessaires au développement et à la croissance des plantes terrestres.

D'une manière inattendue, l'analyse du génome de la Chlorelle a également révélé de nombreux gènes gouvernant la synthèse de protéines de flagelles, ce qui suggère que cette espèce pourrait être dotée d'un cycle sexuel passé jusqu'ici inaperçu. Dernière surprise de taille: la capacité des Chlorelles de synthétiser la chitine aurait été héritée d'un virus (lui-même doté d'une chitinase (3)) s'assurant par là même l'exclusivité de son hôte par rapport aux autres virus incapables d'en percer la carapace (La carapace est une section dorsale d'exosquelette.). Ce scénario de « monopole » illustre un nouveau mode de co-évolution entre les virus et leurs hôtes.


Microphotographie d'une paramécie en symbiose avec des centaines de cellules de chlorelles (ronds verts).


Notes:

(1) L'Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est habituellement une institution de recherche. Par exemple, le...) de génomique du Département de l'Energie (Walnut Creek, Californie), l'Université du Nebraska (Lincoln, Nebraska), l'Institut de Technologie (Le mot technologie possède deux acceptions de fait :) de Georgie (Atlanta, Georgie), l'université de la Ville (Une ville est une unité urbaine (un « établissement humain » pour l'ONU) étendue et fortement peuplée (dont les habitations doivent être à moins de 200 m...) de New-York (Brooklyn), l'université d'Hiroshima (Japon).
(2) Un des principaux composants de l'exosquelette (Un exosquelette ou squelette externe, par opposition à endosquelette, est une caractéristique anatomique externe qui supporte et protège un animal. Beaucoup d'invertébrés, comme les insectes, les crustacés et les...) des insectes (Insectes est une revue francophone d'écologie et d'entomologie destinée à un large public d'amateurs et de naturalistes. Produite par l'Office pour les insectes et leur...) et autres arthropodes, et de la paroi cellulaire de quelques espèces de champignons. Cette substance n'avait encore jamais été rencontrée dans la lignée verte (les plantes).
(3) La chitinase est un enzyme (Une enzyme est une molécule (protéine ou ARN dans le cas des ribozymes) permettant d'abaisser l'énergie d'activation d'une réaction et d'accélérer...) capable de dégrader spécifiquement la chitine.


Référence:

Chlorella variabilis NC64A Genome Reveals Adaptation to Photosymbiosis, Coevolution with Viruses and Cryptic Sex

Guillaume Blanc, Garry Duncan, Irina Agarkova, Mark Borodovsky, James Gurnon, Alan Kuo, Erika (L'Erika, un pétrolier battant pavillon maltais (pavillon de complaisance) construit en 1975 et affrété par la société Total-Fina-Elf, a fait naufrage...) Lindquist, Susan Lucas, Jasmyn Pangilinan, Juergen Polle, Asaf Salamov, Astrid Terry, Takashi Yamada, David D. Dunigan, Igor V. Grigoriev, Jean-Michel Claverie, James L. Van Etten. The Plant Cell (in press).


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Source: CNRS
Illustrations: © 1999-2000, James L. Van Etten , University of Nebraska, Lincoln, Department of Plant Pathology.
 
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