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The Chlamydomonas genome reveals the evolution of key animal and plant functions

Sabeeha S. Merchant et al., 2007, Science, 318 : 245-251

Magali LASNE

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INTRODUCTION

. Séquençage de l’intégralité du génome de Chlamydomonas reinhardtii

. Découverte de nouveaux gènes impliqués dans photosynthèse et motilité des undulipodiums

. Certains de ces gènes sont proches de ceux retrouvés chez les Métazoaires

et chez les Plantes Vertes

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PRESENTATION Chlamydomonas reinhardtii

. algue unicellulaire ~ 10 µm

. multiple mitochondries

. 2 undulipodiums antérieurs

. chloroplaste

Image obtenue par coloration(EMBO Practical Course) (Junya Awata, George B. Witman)

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. fait partie des Chlorophytes

. Ont divergé des Streptophytes , il y a 1 Milliard d’années

C. reinhardtii est étudiée pour :

- la photosynthèse eucaryotique

- fonctionnement des undulipodiums

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ETUDE DES GENES

Des gènes de C. reinhardtii retrouvés chez :

- Plantes Vertes

- Métazoaires

Séquençage du génome :

120 Millions de paires de bases = 15000 gènes

1226 familles de gènes identifiées

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. Exemple des transporteurs membranaires

. toute la diversité de l’ancêtre commun des Plantes Vertes et Métazoaires

. 486 transporteurs membranaires

Gènes codant pour transporteurs associés aux Métazoaires

Ex : - Transporteurs redistribuant Ca2+ intracellulaire en réponse aux signaux

environnementaux comme la lumière

moduler l’activité des undulipodiums

trouvé chez les Métazoaires mais pas chez les plantes vasculaires

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- Présence de transporteurs de la famille de Na+/SO42-

Une famille trouvée que chez les Opisthochontes

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On retrouve toute une série de gènes et pas seulement liés aux undulipodiums

de C. reinhardtii étant plus proches des Métazoaires

- nucléotides cyclases

- de nombreuses sélénoprotéines

dans leur séquence un acide aminé très rare c’est une propriété très ancienne des eucaryotes, qui n’a été conservée que dans certains groupes parmi

lesquels C. reinhardtii et les Vertébrés

Des gènes qui codent pour :

la sélénocystéine

D’après Dacher etVallon (2007)

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ETUDE DES PROTEINES

● Comparaison

proteome de

C. reinhardtii, avec

celui d’ Homo sapiens

et Arabidopsis thaliana

● Grâce à BLASTP, tracé

de la meilleure rencontre

en log10 des proteines de

C. reinhardtii avec

- Homo sapiens - Arabidopsis thaliana Log10 meilleur score de Arabidopsis thaliana

1,5 2,0 2,5 3,0 3,5

3,5

3,0

2,5

2,0

1,5

Log10

meilleur

score

Homo

sapiens

10

Identification de 15143 protéines - 7476 ont été classées dans 6968 familles - 7937 restantes n’ont pas pu être classées

¤ C. reinhardtii et l’Homme

Partagent 706 familles

¤ C. reinhardtii et A. thaliana

Partagent 1879 familles

C. reinhardtii

Homme

706 F

Arabidopsis

1879 F2282 F

2101 F

- gènes perdus

- divergés puis ont enrichit les séquences codant pour protéines undulipodiums et centrioles

- présence chez ancêtre commun Plantes Vertes-Métazoaires puis perte ou divergence chez Métazoaires

- transfert horizontal

- apparition après divergence avec Métazoaires mais avant celle avec C. reinhardtii

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GreenCut349 F

2) protéines de C. reinhardtii + - Homo sapiens - Phytophthora spp. - pas d’organismes non ciliés

CiliaCut186 F

1) protéines de C. reinhardtii + - Ostreococcus spp. - Arabidopsis thaliana - mousses - pas d’organismes non photosynthétiques

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85% des protéines connues dans GreenCut sont localiséés dans chloroplastes

35% des protéines connues dans CiliaCut sont dans undulipodiums

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L’ESSENTIEL A RETENIR

C. reinhardtii possède des caractéristiques des Plantes Vertes

et d’autres typiquement des Métazoaires

Pourrait éclaircir l’évolution des Plantae, des Opisthochontes, de l’aquatique au terrestre, de l’unicellulaire au pluricellulaire

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CRITIQUES

Utilisation de termes : plantes, animaux, flagelles

Séquençage du génome de Chlamydomonas reinhardtii

qu’est ce que ça va apporter ?Après quelques recherches :

2004 Molécules de C. reinhardtii homologues avec les humains

Identification d’une série de polypeptides dans undulipodiums et corps basaux de C. reinhardtii

homologues à certaines protéines les causes de symptômes Humains: - syndrome de Bardet-Biedl, - disfonctionnement des reins, - anomalie du développement …

D’après Johnson (2004)

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Ces Observations renforcent l’importance de l’étude de la

biologie de C. reinhardtii, qui va permettre de mieux

comprendre certaines maladies Humaines et les fonctions

essentielles des Plantes Vertes et des Métazoaires

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BIBLIOGRAPHIE

- Sabeeha S. Merchant et al., 2007, The Chlamydomonas Genome Reveals the Evolution of Key Animal and Plant Functions, Science, 318 : 245-251

- S.M.King, O. Vallon, 2004, A repor of the 11th International Meeting on the Cell and Molecular Biology of Chlamydomonas held in Kobe, Japan, from May 11-15, 2004, Protist, 155 : 373-380

- P. Dacher, O.Vallon, 2007, Animal ou végétal ? Le génome d'une algue modèle livre ses secrets,Communiqués de presse CNRS , www.cnrs.fr/presse/communique/1196.htm?debut=32