Les eucaryotes, comme les animaux, les champignons, les plantes et vous, transportent de l'ADN nucléaire dans le noyau de la cellule. La quantité d'ADN nucléaire varie d'un organisme à l'autre et certaines cellules doivent physiquement contenir beaucoup plus d'ADN que d'autres. Les effets de la capacité de l'ADN ont été étudiés chez les plantes et les animaux, mais Dora Čertnerová et Pavel Škaloud ont examiné comment la variation de la taille du génome affecte les algues unicellulaires.
Il peut sembler étrange d'examiner un organisme unicellulaire maintenant, et que les biologistes aient commencé petit avant de passer aux organismes multicellulaires. Čertnerová et Škaloud soulignent une lacune dans les données, qui, selon eux, est causée par les défis de travailler avec des espèces unicellulaires. Ils disent que souvent les biologistes travaillent avec une souche spécifique d'un organisme et filtrent ainsi une grande partie de la diversité d'une espèce avant de commencer à travailler. En conséquence, peu a été fait dans la variation intra-espèce de la taille du génome chez les organismes unicellulaires.
Pour résoudre ce problème, Čertnerová et Škaloud ont choisi d'étudier Synura petersenii. S. petersenii est une algue d'eau douce commune trouvée dans le monde entier. Il a un aspect distinctif grâce aux écailles siliceuses qu'il pousse à la surface de la cellule. Il se présente sous de nombreuses formes légèrement différentes et il a été suggéré qu'au lieu d'être une espèce, il s'agit en fait un complexe d'espèces d'espèces très similaires. En effet, des travaux récents ont déjà distingué un certain nombre d'espèces différentes du complexe.
Les botanistes visaient à décrire la variabilité intraspécifique de la taille du génome chez une algue, puis à poser d'autres questions. Y a-t-il des conséquences phénotypiques ou physiologiques sur la taille du génome ? Et le génome varie-t-il selon l'emplacement écogéographique ?
Ils ont rassemblé plus d'une centaine de souches de S. petersenii de plus de soixante endroits dans l'hémisphère nord, et a cherché à voir combien d'ADN nucléaire les algues avaient. Ils ont découvert que, selon la cellule examinée, certaines algues pouvaient avoir plus de deux fois l'ADN nucléaire d'autres algues de la même espèce. Qu'est-ce qui cause les différences?
Premièrement, les scientifiques sont humains et les outils ont des limites, cela pourrait-il être le résultat d'une erreur ? « Grâce au protocole FCM robuste, à la méthodologie cohérente et à la précision généralement élevée de nos analyses, nous sommes convaincus que l'erreur de mesure n'a pas substantiellement contribué à la variation de la taille du génome. Compte tenu de la double différence entre les estimations de taille de génome les plus basses et les plus élevées, l'alternance des étapes du cycle de vie ou les événements de doublement du génome entier (polyploïdisation) sembleraient être des explications probables », écrivent les auteurs dans leur article. Bien qu'ils notent également une faille dans cette explication.
« Cependant, aucun de ces mécanismes ne peut être à l'origine de la diversité observée dans Synura car il n'y avait pas de catégories de taille de génome discrètes qui refléteraient les changements de ploïdie inhérents. Un autre argument contre l'alternance des étapes du cycle de vie est que les souches réanalysées après des semaines (ou deux ans) présentaient des estimations de taille de génome plus ou moins stables.
Ils soutiennent qu'une autre explication serait l'existence d'un grand nombre de éléments transposables (ET). Ce sont des parties du génome qui peuvent se déplacer avec lui. Les duplications ajouteraient des morceaux au génome, et Čertnerová et Škaloud ne peuvent pas exclure les duplications de chromosomes entiers.
Une autre explication qu'ils suggèrent est la diversité cryptique, et que S. petersenii décrit encore un certain nombre d'espèces. Le problème d'isolement d'une seule espèce pourrait être dû à la façon dont vit l'algue.
"Synura petersenii est une espèce coloniale et on ne sait généralement pas si les colonies sont composées de cellules génétiquement identiques ou peuvent combiner plusieurs génotypes (souches). Étant donné que les cultures de cette étude ont été établies à partir d'une colonie de cellules chacune et avaient toujours une taille de génome uniforme, nous émettons l'hypothèse que des souches de différentes tailles de génome coexistent dans une localité dans des colonies bien séparées », écrivent Čertnerová et Škaloud.
"Nos résultats ne peuvent pas exclure le scénario selon lequel diverses catégories de taille de génome dans S. petersenii sont couplés à des barrières reproductives et reflètent ainsi la diversité cryptique au sein du taxon.
Les scientifiques ont découvert que la différence de taille du génome avait des conséquences pour l'algue. Les cellules avec plus d'ADN étaient plus grosses, mais se développaient plus lentement. La corrélation n'était pas aussi étroite que celle trouvée chez d'autres espèces. Cela, selon les auteurs, peut être dû aux tests effectués au sein d'une espèce - ou que S. petersenii est capable de réagir à différentes températures et concentrations de nutriments.
Les auteurs ont également trouvé un modèle écogéographique non évident dans la distribution du génome. En effet, ils ont découvert qu'il y avait des endroits où des algues avec des génomes de tailles différentes coexistaient. On ne sait pas encore ce que ces différences indiquent dire Čertnerová et Škaloud. "Que ces souches soient associées à des barrières reproductives (suggérant une diversité cryptique au sein S. petersenii) est resté non résolu, bien que la reproduction clonale dominante de l'espèce puisse contribuer de manière substantielle au maintien de la diversité de la taille du génome local, même en leur absence.
Image de couverture: canva.
