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Essentielles à la vie sur Terre, les microalgues marines produisent une part importante de l'oxygène que nous respirons, captent le carbone et forment la base des chaînes alimentaires océaniques. Mais comment ces organismes ont-ils évolué ? Une équipe de l'Institut de biologie intégrative et des systèmes de l'Université Laval a mis en lumière le cycle de vie inédit de Pseudoscourfieldia marina, une lignée ancienne d'algue verte occupant une place centrale dans l'histoire évolutive.
Un assortiment d'algues vertes vu par microscopie optique
Images, NNehring
Depuis des décennies, les biologistes observaient deux formes de P. marina, longtemps considérée comme deux espèces distinctes: une forme sphérique dépourvue de flagelles et une forme flagellée, allongée et recouverte de petites écailles. L'étude, publiée dans la revue Communications Biology, révèle toutefois qu'il s'agit d'une seule et même espèce possédant un cycle de vie étonnamment complexe.
Pour arriver à cette découverte, les scientifiques ont comparé l'ADN de ces deux formes. Bien que leurs séquences d'ADN soient presque identiques, elles n'activent pas les mêmes gènes. Autrement dit, la microalgue peut changer radicalement d'apparence et de fonctionnement sans modifier son ADN. Chez la forme flagellée par exemple, l'équipe a mis en lumière l'ensemble des gènes nécessaires à la fabrication des fines écailles qui recouvrent la surface cellulaire.
Une image en microscopie électronique de balayage de la forme sphérique et flagéllée de Pseudoscourfieldia marina — Courtoisie
L'équipe de recherche a aussi montré que la forme sphérique est diploïde, c'est-à-dire qu'elle possède deux copies de chaque chromosome, alors que la forme flagellée est haploïde, donc elle n'en a qu'une seule copie. Cette alternance suggère que P. marina possède un cycle de vie où les stades haploïde et diploïde coexistent sous des formes distinctes. "On retrouve généralement ce type de cycle chez les plantes terrestres et certaines algues multicellulaires, mais rarement chez un organisme aussi simple qu'une microalgue unicellulaire", rapporte Claude Lemieux, professeur à la Faculté des sciences et de génie, qui a dirigé l'étude.
Les scientifiques ont aussi mis en évidence deux chromosomes dits "hors norme", très différents du reste du génome, qui pourraient jouer un rôle dans la défense contre les virus. Ces derniers pourraient donc être impliqués dans l'adaptation écologique de l'espèce.
Selon le professeur Lemieux, cette étude ouvre la voie à de nouvelles recherches sur l'évolution des microalgues, piliers des écosystèmes océaniques, et sur les mécanismes d'adaptation au milieu marin en lien avec les pressions environnementales.