Une équipe dirigée par des scientifiques actuels et anciens du département de biologie végétale de Carnegie, situé sur le campus de l’université de Stanford, a entrepris la plus grande étude génomique fonctionnelle jamais réalisée sur un organisme photosynthétique.
Leurs travaux, publiés dans Nature Genetics, pourraient permettre d’élaborer des stratégies visant à améliorer les rendements agricoles et à atténuer le changement climatique.
La photosynthèse est le processus biochimique par lequel les plantes, les algues et certaines bactéries sont capables de convertir l’énergie du soleil en énergie chimique sous forme de glucides.
La photosynthèse rend notre atmosphère riche en oxygène tout en capturant un pourcentage des gaz à effet de serre responsables du changement climatique, principalement le CO2, qui sont rejetés dans l’atmosphère par l’activité humaine, et elle est le pilier de notre approvisionnement alimentaire.
Pourtant, malgré son importance fondamentale, de nombreux gènes associés à la photosynthèse ne sont toujours pas caractérisés. Heureusement, les algues constituent un véhicule accessible pour élucider l’information génétique qui sous-tend ce processus vital.
Un catalogue de mutants de l’algue verte photosynthétique unicellulaire Chlamydomonas reinhardtii, a permis à une équipe de chercheurs de commencer à comprendre les fonctions de milliers de gènes présents dans les organismes photosynthétiques.
Les Chlamydomonas représentent un groupe d’algues photosynthétiques que l’on trouve partout dans le monde, dans l’eau douce et salée, dans les sols humides et même à la surface de la neige. Elles se développent facilement en laboratoire, même dans l’obscurité si elles reçoivent les bons nutriments. Cela fait de Chlamydomonas un excellent outil de recherche pour les biologistes végétaux, en particulier pour ceux qui s’intéressent à la génétique de l’appareil photosynthétique, ainsi qu’à de nombreux autres aspects de la biochimie végétale, comme les réponses à la lumière et au stress.
Les scientifiques ont commencé par une collection de 58 000 mutants de Chlamydomonas et les ont exposés à une grande variété de conditions et de facteurs de stress chimiques. La quantification de la croissance d’un mutant individuel leur a permis de voir quels gènes contribuent au succès dans chaque environnement et de commencer à relier nombre de ces gènes à des traits adaptatifs.
Cette étude représentait 78 % des gènes de Chlamydomonas – près de 14 000 – fournissant un cadre pour hiérarchiser les gènes qui sont de bons candidats pour des recherches plus approfondies et permettant aux scientifiques de commencer à émettre des hypothèses sur les fonctions possibles des gènes mal compris dans les organismes photosynthétiques.
Les connaissances tirées de cette recherche pourraient étayer les stratégies visant à améliorer les rendements des cultures alimentaires et des biocarburants importants dans un monde en réchauffement, ainsi que les programmes de capture et de stockage de la pollution par le carbone dans l’atmosphère.
