Une étude met en lumière les signaux utilisés par les algues pour « écouter » leur environnement
On sait depuis longtemps que les plantes libèrent des produits chimiques pour réagir au stress et transmettre des informations à leurs voisins. Une équipe de scientifiques du laboratoire Bigelow a montré que les glaucophytes, un petit groupe d’algues unicellulaires lointainement apparentées aux plantes, semblent avoir le même penchant pour la communication chimique. Cela suggère que la capacité d’utiliser des signaux chimiques de cette manière n’est peut-être pas unique à la vie complexe comme on le pensait autrefois, mais a plutôt évolué plus loin dans l’arbre de la vie.
« Nous étudions cet organisme qui partage des ancêtres avec des plantes et utilise un processus de communication que les gens pensaient autrefois que seules les plantes utilisaient », a déclaré John Burns, chercheur scientifique principal, co-auteur de l’étude. « Il est possible que de nombreuses branches de la vie aient commencé avec des outils de communication similaires, mais aient ensuite divergé dans leur manière génétique particulière de le faire. »
Découvrir comment fonctionne la communication cellulaire dans de nouvelles lignées aide les scientifiques à comprendre comment ces capacités sont apparues et ont évolué au fil du temps. Les microalgues, comme les glaucophytes, sont également essentielles au cycle biogéochimique des systèmes aquatiques. Leur compréhension est donc essentielle pour prédire le fonctionnement de l’écosystème dans son ensemble, en particulier dans des situations de stress.
« Le processus de communication sous-jacent utilisé par les plantes et les glaucophytes est similaire et repose sur les mêmes composants fondamentaux de la vie », a déclaré Baptiste Genot, ancien chercheur postdoctoral au laboratoire Bigelow et auteur principal de l’étude. « Mais aller au-delà des plantes pour comprendre comment des cellules individuelles comme ces algues exécutent ces processus ouvre réellement une nouvelle voie. »
Leurs résultats ont été récemment publiés dans Le Journal de microbiologie eucaryote.
Les scientifiques comprennent depuis longtemps que les plantes émettent des molécules d’information, comme des hormones et d’autres composés organiques, pour communiquer des informations et s’adapter à des situations stressantes comme les changements de température ou l’exposition à des toxines. Mais il existe beaucoup moins d’informations sur les stratégies utilisées par les microalgues, bien qu’elles soient les productrices primaires les plus abondantes dans les systèmes aquatiques.
Cela inclut les glaucophytes, l’une des trois lignées principales de ce qu’on appelle les Archaeplastida. On sait que les organismes de ce groupe, y compris les plantes, ainsi que les algues vertes et rouges, ont un ancêtre commun il y a plus d’un milliard d’années. Comprendre les points communs entre les stratégies de communication complexes utilisées par ces différents organismes peut aider les scientifiques à cartographier la chronologie du moment où les lignées se sont éloignées les unes des autres. Cela peut également les aider à mieux comprendre comment les outils utilisés pour la photosynthèse ont évolué.
« Les glaucophytes sont cette autre branche de la vie qui a développé des chloroplastes en même temps que les ancêtres des plantes, mais qui ont suivi une direction évolutive totalement différente », a déclaré Burns. « Vous pouvez donc utiliser ces comparaisons pour répondre à des questions vraiment fondamentales sur la photosynthèse dans toutes les branches de la vie. »
Les chercheurs se sont concentrés sur une espèce de glaucophyte, appelée Cyanophora paradoxa. Ils ont découvert qu’en réponse à des facteurs de stress externes comme un changement de lumière, C. paradoxe produit des hormones puissantes comme l’éthylène, qui joue un rôle clé dans la maturation des fruits et est connue pour être libérée par les plantes en réponse au stress. Lorsque l’équipe a fourni aux algues un produit chimique précurseur de l’éthylène, ils ont constaté que les glaucophytes produisaient de grandes quantités de l’hormone et ralentissaient en conséquence leur taux de croissance.
« Si vous examiniez les gènes que possèdent les plantes, vous ne penseriez jamais que les glaucophytes pourraient utiliser ces mêmes voies de signalisation, car ils n’ont tout simplement pas les mêmes « parties » », a déclaré Burns. « Nous utilisons souvent les plantes comme base de référence pour la vie photosynthétique, mais, dans cette histoire, ce sont les « bizarres » qui ont pris une direction évolutive différente. Les glaucophytes peuvent avoir plus en commun avec d’autres algues que les plantes en ce qui concerne la vie photosynthétique. ces comportements. »
Cette étude fournit la première preuve que les glaucophytes libèrent des hormones en réponse au stress, mais des questions demeurent sur la manière dont ces organismes modifient leurs comportements réels, comme la façon dont ils nagent ou se développent, en réponse à ces hormones. Burns et Genot s’intéressent également à la façon dont d’autres organismes de l’écosystème réagissent à ces changements chimiques et à savoir si d’autres espèces d’algues utilisent ces mêmes signaux hormonaux pour communiquer.
Mais au-delà de la communication, l’étude souligne également la valeur des glaucophytes de manière plus générale. En raison de leur place unique dans l’arbre de vie, de leur stabilité en laboratoire et de leur vitesse de croissance (Burns les compare à des « mauvaises herbes »), ils constituent un outil précieux pour répondre aux questions sur l’histoire de l’évolution et même en développant des produits à base d’algues comme des alternatives au plastique.
« Le fossé des connaissances entre ce que nous savons sur ces eucaryotes unicellulaires photosynthétiques et les plantes cultivées est encore énorme », a déclaré Genot. « C’est un défi mais passionnant car nous avons encore beaucoup à apprendre sur ces petites cellules qui vivent tout autour de nous ! »