Diatomées et photosynthèse

[Dominique Voisin]

Les diatomées jouent un rôle essentiel dans la photosynthèse des océans et sont donc intensivement étudiées. Des chercheurs de l'Institut Alfred Wegener pour la recherche polaire et marine de l'Association Helmholtz, de concert avec des collaborateurs internationaux ont fait une nouvelle découverte en ce qui concerne la photosynthèse des diatomées. Jusqu'ici, on a cru que les diatomées avaient hérité leurs capacités photosynthétiques exclusivement des algues rouges. Les biologistes moléculaires ont maintenant démontré qu'une grande partie des gènes des diatomées provient d'algues vertes. La structure cellulaire de photosynthèse des diatomées, les plastes, combinent donc les deux caractéristiques de leurs prédécesseurs les algues vertes et rouges qui pourrait expliquer leur succès énorme dans les océans.

Les résultats sont présentés dans le dernier numéro de la revue SCIENCE .

 

La photosynthèse est la base de toute vie sur terre, et elle est une importance à peu près égale sur terre et dans les océans. Les plantes vertes complexes sont principalement responsables sur terre, tandis que les algues sont responsables dans les océans - en particulier les espèces unicellulaires. Les diatomées constituent le groupe le plus important qui contribue à environ 40% de la photosynthèse marine. Les plantes terrestres, algues rouges, algues vertes diffèrent fondamentalement dans leur histoire évolutive, des diatomées: ils descendent d'une symbiose d’une cyanobactérie photosynthétique au sein d'une cellule eucaryote. Le processus est appelé endosymbiose parce la cellule photosynthétique vit comme un symbiote dans une autre cellule. En conséquence, les organelles photosynthétiques dans les cellules de végétaux et d'algues, ont évolué pour ne plus faire qu’un.

 

Les diatomées possèdent des plastes, aussi, mais se sont développées grâce à la fusion des deux cellules citées plus haut: une cellule hôte eucaryote combinée avec une algue unicellulaire photosynthétique rouge. Les soi-disant plastes secondaires développés dans cet endosymbiose secondaire. Jusqu'ici, on a cru que la cellule d'absorption d'accueil était incolore et non photosynthétiques. Il a été possible pour nous de montrer, dans une collaboration internationale, que la cellule hôte comprenait déjà des chloroplastes similaires à celles des algues vertes, explique Klaus Valentin, chercheur de l'Institut Alfred Wegener pour la recherche polaire et marine. En réalité, plus de traces d’algues vertes que d'algues rouges ont été trouvés dans le matériel génomique des diatomées. On pourrait donc postuler que les plastes des diatomées actuelles sont un hybride de deux types de plastes, celles des algues rouges et celles des algues vertes. Les diatomées possèdent donc probablement plus de potentiel métabolique que chacun des deux prédécesseurs seuls qui pourrait expliquer l'énorme succès des diatomées dans les océans, continue Valentin. Leurs plastes pourraient pratiquement unir le «meilleur des deux mondes».

 

Dans l'intervalle, Valentin et sa collègue de la Banque Beszteri ont aussi découvert des traces d’endosymbiose vert dans des algues marines, semblables à l’endosymbiose secondaire des diatomées. Parmi ceux-ci par exemple les algues brunes. Notre prochain objectif est de découvrir quel genre d'avantage a été acquis par les algues marines à travers cette forme de symbiose. Nous avons l'intention de quantifier cet avantage et d'identifier les voies métaboliques qui existent dans les diatomées ou qui fonctionnent mieux que dans les algues rouges ou vertes seules. Ensuite, nous pourrons peut-être comprendre pourquoi les plantes avec des plastes secondaires ont autant de succès dans les océans tandis que les plantes avec des plastes primaires ont remporté la course sur terre.