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Paris, 20 septembre 2010

Décryptage du génome de la Chlorelle, une micro-algue prometteuse pour la production de biocarburant

L'analyse du génome complet de la Chlorelle, une micro-algue prometteuse pour la production de biocarburant, a été réalisée par le laboratoire Information Génomique et Structurale du CNRS, à la tête d'une collaboration internationale, mêlant laboratoires américains et japonais (1). La connaissance détaillée du génome de cette algue, également très utilisée comme complément alimentaire, va permettre d'en rationaliser son utilisation industrielle. Cette analyse révèle également des surprises au plan fondamental : elle suggère que la Chlorelle pourrait avoir un cycle sexuel (ce qui était passé jusqu'ici inaperçu) et qu'un virus lui a probablement transmis la capacité, unique chez les algues, de synthétiser une paroi cellulaire riche en chitine (2). Ces travaux sont publiés en ligne sur le site de la revue The Plant Cell.

Les micro-algues constituent des cibles de choix pour la recherche sur les biocarburants. Au premier plan des sources alternatives de biodiesel, leur culture présente l'avantage incontestable, par rapport aux plantes terrestres oléagineuses, de ne pas entrer en compétition avec les surfaces cultivées nécessaires à l'alimentation humaine. Produire des carburants à partir d'eau, de lumière solaire et de gaz carbonique atmosphérique, apparaît comme une solution miracle qui suscite de nombreux programmes de recherche depuis les années 70.

Chlorella est particulièrement intéressante pour le développement de biodiesel de seconde génération grâce à sa forte teneur en lipides (elle est composée seulement de 30 % de matière sèche). Si plusieurs génomes d'algues vertes (chlorophytes) ont déjà été séquencés (Chlamydomonas, Micromonas ou Ostreicoccus), celui de Chlorella, pourtant plus importante économiquement par son utilisation déjà ancienne comme complément alimentaire, n'avait jusqu'ici jamais été réalisé. L'analyse du génome de la Chlorelle, dirigée par Guillaume Blanc, chercheur au CNRS prédit 9.791 gènes de protéines, un total comparable à celui de sa cousine Micromonas. Ces nouvelles données génomiques vont permettre de mieux rationaliser l'utilisation de la Chlorelle dans différents processus industriels.

L'analyse comparative des différents génomes d'algues vertes maintenant connus a permis de brosser un portrait génétique de leur ancêtre commun. Celui-ci semble avoir déjà possédé la plupart des voies de biosynthèse des phytohormones nécessaires au développement et à la croissance des plantes terrestres.

D'une manière inattendue, l'analyse du génome de la Chlorelle a également révélé de nombreux gènes gouvernant la synthèse de protéines de flagelles, ce qui suggère que cette espèce pourrait être dotée d'un cycle sexuel passé jusqu'ici inaperçu. Dernière surprise de taille : la capacité des Chlorelles de synthétiser la chitine aurait été héritée d'un virus (lui-même doté d'une chitinase (3)) s'assurant par là même l'exclusivité de son hôte par rapport aux autres virus incapables d'en percer la carapace. Ce scénario de « monopole » illustre un nouveau mode de co-évolution entre les virus et leurs hôtes.

« Gazon » de l'algue Chlorelle sur une boite de Pétri, montrant  des petites « plaques » circulaires (petits cercles décolorés) révélatrice de la présence d'un virus.

© 1999-2000, James L. Van Etten , University of Nebraska, Lincoln, Department of Plant Pathology.

« Gazon » de l'algue Chlorelle sur une boite de Pétri, montrant des petites « plaques » circulaires (petits cercles décolorés) révélatrices de la présence d'un virus.




Microphotographie d'une paramécie en symbiose avec des centaines de cellules de chlorelles (ronds verts).

© 1999-2000, James L. Van Etten , University of Nebraska, Lincoln, Department of Plant Pathology.

Microphotographie d'une paramécie en symbiose avec des centaines de cellules de chlorelles (ronds verts).







Notes :

(1) L'Institut de génomique du Département de l'Energie (Walnut Creek, Californie), l'Université du Nebraska (Lincoln, Nebraska), l'Institut de Technologie de Georgie (Atlanta, Georgie), l'université de la Ville de New-York (Brooklyn), l'université d'Hiroshima (Japon).
(2) Un des principaux composants de l'exosquelette des insectes et autres arthropodes, et de la paroi cellulaire de quelques espèces de champignons. Cette substance n'avait encore jamais été rencontrée dans la lignée verte (les plantes).
(3) La chitinase est un enzyme capable de dégrader spécifiquement la chitine.

Références :

Chlorella variabilis NC64A Genome Reveals Adaptation to Photosymbiosis, Coevolution with Viruses and Cryptic Sex

Guillaume Blanc, Garry Duncan, Irina Agarkova, Mark Borodovsky, James Gurnon, Alan Kuo, Erika Lindquist, Susan Lucas, Jasmyn Pangilinan, Juergen Polle, Asaf Salamov, Astrid Terry, Takashi Yamada, David D. Dunigan, Igor V. Grigoriev, Jean-Michel Claverie, James L. Van Etten. The Plant Cell (in press)

Contacts :

Presse
Laetitia Louis
T : 01 44 96 51 37
Laetitia.louis@cnrs-dir.fr

Chercheur
Jean-Michel Claverie
T : 04 91 82 54 20
Jean-Michel.Claverie@igs.cnrs-mrs.fr


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