Algues microscopiques, les diatomées prospèrent dans tous les océans et rivières du monde. Riches de centaines de milliers d'espèces aux formes toutes différentes, elles représentent en nombre l'un des premiers constituants du phytoplancton. Une équipe internationale de chercheurs, dirigée par Chris Bowler, de l'unité « Biologie moléculaire des organismes photosynthétiques » de l'École normale supérieure de Paris ¹ explique aujourd'hui le secret de cette étonnante diversité ². Après avoir séquencé le génome complet d'une espèce particulière de diatomées, ils ont découvert que celle-ci avait hérité, au cours de son évolution, à la fois de gènes de végétaux, d'animaux et de bactéries. Et ce, par différents mécanismes de transfert de matériel génétique.
« C'est ce “cocktail” unique de gènes qui permet de comprendre pourquoi les diatomées se sont si bien adaptées à leur milieu », affirme Chris Bowler. De chaque organisme, les algues auraient en quelque sorte tiré le meilleur parti. Des plantes, elles ont pris la photosynthèse, transformant le carbone en oxygène grâce à la lumière. Des animaux, la capacité de produire de l'urée à partir de l'azote. « Cette substance ne constitue pas un déchet comme chez l'homme, mais une réserve de nourriture dans laquelle les diatomées vont puiser en cas de besoin », explique le biologiste. Des bactéries, enfin, elles ont hérité leur aptitude à s'orienter grâce à la lumière et à assimiler des nutriments essentiels pour leur survie, comme le fer ou l'azote.
Loin d'être anecdotique, la découverte promet des applications qui vont au-delà de la génétique. Les diatomées intéressent en effet au plus haut point les scientifiques. Dans le domaine des nanotechnologies d'abord, les algues sont un modèle à suivre. Plus petites qu'un cheveu, elles sont dotées d'une minuscule coquille en verre. Actuellement, personne n'est capable de reproduire une telle structure qui pourrait être utilisée par exemple pour fabriquer des puces miniatures en silicium. Lorsqu'ils auront identifié les gènes responsables du processus, les chercheurs espèrent ainsi faire un pas dans cette direction.
Autre intérêt des diatomées : leur importance dans la régulation du climat. Par leur activité photosynthétique, elles jouent en effet les premiers rôles pour piéger le CO₂, impliqué dans le réchauffement de la planète. Et produisent du même coup près d'un quart de l'oxygène que nous respirons, soit autant que les forêts tropicales ! Là encore, la connaissance du génome est essentielle pour mieux comprendre le mécanisme. D'ailleurs, nos chercheurs suivent déjà une piste prometteuse. Ils essayent de savoir pourquoi le fer est aussi important chez les diatomées pour remplir cette fonction vitale. Les algues microscopiques n'ont pas fini de captiver les biologistes.

Pierre Mira