L’incroyable histoire de la « petite Pauline »

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Quand une amibe vole des gènes à des bactéries

C’est l’incroyable histoire d’une amibe tout à fait banale qui s’est arrangée pour subvenir elle-même à ses propres besoins. Imaginez un instant que vous incorporiez dans vos gènes ceux qui sont nécessaires pour, comme les plantes, réaliser par photosynthèse la production de sucres en mangeant des épinards. Vous n’aurez qu’à exposer au soleil votre peau devenue verte et le tour sera joué. C’est ce genre de prouesse qu’a réalisé il y a une centaine de millions d’années la petite amibe répondant au charmant nom de Paulinella chromatophora.

Normalement les amibes mangent des trucs plus petits qu’elles, surtout des bactéries, et un jour l’ancêtre de la « petite Pauline » s’est dit qu’après tout si elle pouvait photosynthétiser des sucres ça serait tout bon pour ses finances, pardon, pour son métabolisme. En quelque sorte elle ferait son pain toute seule quand il y a de la lumière …

Un jour, prise d’une grosse fringale, elle a avalé une cyanobactérie qui s’est trouvée pas si mal que ça dans son ventre. La petite Pauline a gardé ce dont elle avait besoin et un peu trop rapidement mangé le reste. Ce qu’elle a préservé s’est vite mis à ressembler à des genres de saucisses vertes, toutes proportions gardées, parce qu’elle avait incorporé les gènes qui servent à effectuer la photosynthèse du sucre et de quelques autres métabolites.

Pour ne pas devenir complètement obèse, c’est-à-dire laisser un peu de place à tous ces nouveaux gènes, un peu par erreur la petite Pauline en a effacé quelques-uns de son propre patrimoine génétique. C’était presque suicidaire mais la petite Pauline, pas très contente de son résultat a alors mangé quelques bactéries et a prélevé dans leur génome ce qui lui manquait pour rester en bonne santé, quelques gènes par ci par là pour que tout fonctionne finalement correctement.

Cette histoire paraît complètement délirante mais c’est pourtant ce qui s’est passé non pas en un jour mais au cours d’une lente évolution pour aboutir à cette amibe assez phénoménale qui a littéralement reconstruit tout son patrimoine génétique en faisant des « emprunts » génétiques à des bactéries.

Cette histoire a été étudiée en détail dans le cadre d’une collaboration entre plusieurs universités nord-américaines et allemandes sous la direction du Docteur Eva Nowack de l’Université de Düsseldorf. Cette étude n’a pas été très facile à réaliser au niveau des ADNs, l’ADN circulaire du plastide ou chromatophore, les choses vertes dans la photo ci-dessus, celui du noyau de l’amibe et des contaminants d’origine bactérienne.

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Il y a eu donc un transfert de gènes en provenance du plastide (on pourrait dire chloroplaste comme pour les plantes) dans le cadre de la symbiose initiale amibe-cyanobactérie (EGT, pour endosymbiotic gene transfer) mais également tout un trafic de gènes dit horizontal (HGT, pour horizontal gene transfer) en provenance d’autres bactéries pour aboutir à la Paulinella actuelle comme l’illustre le schéma ci-dessus tiré de l’article paru dans la revue PNAS. Il est intéressant d’insister sur le fait que cette histoire de la petite Pauline date d’une centaine de millions d’années alors que les premiers plastides photosynthétiques apparurent il y a plus d’un milliard d’années à la suite de symbioses avec des cyanobactéries pour aboutir par exemple aux végétaux que l’on connait aujourd’hui.

Source : PNAS, doi : 10.1073/pnas.1608016112 aimablement communiqué par le Docteur Nowack qui est chaleureusement remerciée ici.

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