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Posté par Adrien le Lundi 30/05/2011 à 12:00
Les diatomées: au carrefour entre le végétal et l'animal
Suite à une étroite collaboration avec une équipe de recherche internationale, des scientifiques de l'Institut de biologie de l'Ecole normale supérieure (IBENS, CNRS/ENS/Inserm) apportent du nouveau dans l'histoire évolutive des diatomées marines. Dans un article publié le 12 mai 2011 dans Nature, ils montrent que celles-ci utilisent le cycle de l'urée (L'urée ou carbamide (DCI) est un composé organique de formule chimique CO(NH2)2. C'est aussi le nom de la famille des dérivés de l'urée de formule générale...) afin de métaboliser efficacement le carbone (Le carbone est un élément chimique de la famille des cristallogènes, de symbole C, de numéro atomique 6 et de masse atomique 12,0107.) et l'azote (L'azote est un élément chimique de la famille des pnictogènes, de symbole N et de numéro atomique 7. Dans le langage courant, l'azote désigne le gaz diatomique diazote N2,...) présents dans leur environnement (L'environnement est tout ce qui nous entoure. C'est l'ensemble des éléments naturels et artificiels au sein duquel se déroule la vie humaine. Avec les enjeux écologiques actuels, le terme environnement...). Cette observation (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les modifier, à l’aide de moyens d’enquête...) inattendue bouleverse notre façon de positionner les diatomées par rapport aux végétaux et aux animaux dans le grand schéma de l'évolution.

Les diatomées sont des microalgues unicellulaires entourées d'une carapace (La carapace est une section dorsale d'exosquelette.) unique à base de silicium (Le silicium est un élément chimique de la famille des cristallogènes, de symbole Si et de numéro atomique 14.). Présentes dans tous les milieux aquatiques, elles constituent un élément majeur du phytoplancton et participent activement à la production de carbone et d'oxygène (L’oxygène est un élément chimique de la famille des chalcogènes, de symbole O et de numéro atomique 8.), composants chimiques indispensables à la vie (La vie est le nom donné :). La photosynthèse (La photosynthèse (grec φῶς phōs, lumière et σύνθεσις sýnthesis, composition)...) des diatomées génère notamment un cinquième de l'oxygène que nous respirons. Les diatomées sont donc des organismes clés dans la compréhension des écosystèmes marins.


Chaîne de diatomées marquée à l'aide d'une sonde (Une sonde spatiale est un vaisseau non habité envoyé par l'Homme pour explorer de plus près des objets du système solaire et, pour certaines, l'espace qui...) fluorescente spécifique au silicium, qui fait ressortir le squelette (Le squelette est une charpente animale rigide servant de support pour les muscles. Il est à la base de l'evolution des vertébrés. Celui ci leur a fourni un avantage sélectif...) externe (en vert) des microalgues. © IBENS, A. Tanaka.

En 2008, un consortium de chercheurs international est parvenu à séquencer le génome (Le génome est l'ensemble du matériel génétique d'un individu ou d'une espèce codé dans son ADN (à l'exception de certains virus dont le génome est porté par des...) de la diatomée fusiforme Phaeodactylum tricornutum . Les scientifiques ont constaté que des centaines de gènes de diatomées avaient une origine bactérienne. Mais l'apport de chacun de ces gènes dans le métabolisme (Le métabolisme est l'ensemble des transformations moléculaires et énergétiques qui se déroulent de manière ininterrompue dans la cellule ou l'organisme vivant....) des nutriments chez ces micro-organismes demeurait largement inconnu.

Avec la contribution de chercheurs provenant du John Craig Venter institute (JCVI) aux Etats-Unis, de l'Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est habituellement une institution de recherche. Par exemple, le Perimeter Institute for Theoretical Physics est un tel institut.) Max-Planck de physiologie (La physiologie (du grec φύσις, phusis, la nature, et λόγος, logos, l'étude, la science) étudie le rôle, le fonctionnement et l'organisation...) moléculaire des plantes en Allemagne, du Centre de biologie (La biologie, appelée couramment la « bio », est la science du vivant. Prise au sens large de science du vivant, elle recouvre une partie des sciences naturelles et de l'histoire...) de l'Académie des sciences (Une académie des sciences est une société savante dont le rôle est de promouvoir la recherche scientifique en réunissant certains des chercheurs les plus...) de République Tchèque, de l'Institut de parasitologie et de l'Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et sa...) de Bohême du sud (Le sud est un point cardinal, opposé au nord.) en République Tchèque, l'équipe de Chris Bowler à l'IBENS a récemment mis en évidence, toujours chez P. tricornutum, que les diatomées utilisent le cycle de l'urée pour transformer les nutriments environnants dont il a besoin (Les besoins se situent au niveau de l'interaction entre l'individu et l'environnement. Il est souvent fait un classement des besoins humains en trois grandes...) pour proliférer. En effet, les métabolites issus de ce processus ont été identifiés comme tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) à fait essentiels au recyclage (Le recyclage est un procédé de traitement des déchets industriels et des déchets ménagers qui permet de réintroduire, dans le cycle de production d'un produit, des...) cellulaire du carbone et de l'azote et à la croissance des diatomées suite à une longue phase (Le mot phase peut avoir plusieurs significations, il employé dans plusieurs domaines et principalement en physique :) de carence nutritionnelle. Ceci explique d'ailleurs pourquoi les océans (Océans stylisé Ωcéans est un documentaire français réalisé par Jacques Perrin et Jacques Cluzaud dont le tournage a commencé en...) sont particulièrement riches en diatomées après les phénomènes d'upwelling (La Remontée d'eau[1] (Upwelling en anglais) est un phénomène océanographique qui se produit lorsque de forts vents marins (généralement des vents saisonniers) poussent l'eau de surface des océans...), qui correspondent à la remontée des eaux profondes, riches en éléments nutritifs, à la surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois frontière physique, et...).

Cette découverte est particulièrement étonnante car il était jusqu'à présent admis que le cycle de l'urée a émergé avec les métazoaires, groupe au sein (Le sein (du latin sinus, « courbure, sinuosité, pli ») ou la poitrine dans son ensemble, constitue la région ventrale supérieure du torse d'un animal, et en particulier celle des mammifères qui englobe...) duquel il a joué un rôle primordial dans l'apparition d'innovations physiologiques caractéristiques des vertébrés (Les vertébrés forment un sous-embranchement du règne animal. Ce taxon, qui dans sa version moderne exclut les myxines, est considéré comme monophylétique. Il...). La synthèse de l'urée a par exemple permis une osmorégulation (contrôle des minéraux et des sels dans le sang) rapide chez les animaux comme les requins, les raies et les poissons (Les Poissons sont une constellation du zodiaque traversée par le Soleil du 12 mars au 18 avril. Dans l'ordre du zodiaque, elle se situe entre le Verseau à l'ouest et le...) osseux, et la détoxication de l'ammoniac (L’ammoniac est un composé chimique, de formule NH3 (groupe générique des nitrures d'hydrogène). C'est une molécule pyramidale à base...) associée à une rétention d'eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les organismes vivants connus.) chez les amphibiens et les mammifères. Ainsi, les chercheurs bouleversent nos acquis en démontrant que le cycle de l'urée serait en fait apparu des centaines de millions d'années avant les métazoaires.

Ces travaux suggèrent que l'évolution des diatomées a suivi une voie fondamentalement différente (En mathématiques, la différente est définie en théorie algébrique des nombres pour mesurer l'éventuel défaut de dualité d'une application définie à l'aide de...) de celle des plantes, des algues vertes et des autres organismes étroitement apparentés. Il semble au contraire qu'avant l'acquisition (En général l'acquisition est l'action qui consiste à obtenir une information ou à acquérir un bien.) d'une capacité photosynthétique, les ancêtres des diatomées étaient bien plus proches des animaux que des végétaux. Cette parenté sur le plan évolutif aurait entraîné, chez les diatomées et les animaux, le partage de certaines voies biochimiques similaires, telles que le cycle de l'urée, malgré une utilisation à des fins parfois différentes.

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Source: CNRS-INSB