L'exploration du génome archéen
Les cellules archéennes constituent un composant majeur des écosystèmes globaux. Elles existent dans un large éventail d'habitats et peuvent représenter jusqu'à 20 % des cellules microbiennes dans les océans. Leur importance dans l'environnement est également soulignée par le fait que certains d'entre elles sont fréquentes dans la flore humaine, constituant souvent jusqu'à 10 % de tous les procaryotes dans les intestins humains. Malgré les connaissances limitées relatives à leur mode de vie, de nouvelles preuves montrent que certaines archées jouent des rôles clés dans l'azote global et le cycle du carbone. La caractérisation de ces organismes est limitée par notre incapacité à les cultiver à l'aide des méthodes actuellement disponibles. Le projet DARKCELLS (Single-cell phylogenomic exploration of archaeal dark matter), financé par l'UE, a utilisé des approches unicellulaires et métagénomiques pour explorer de nouvelles lignées archéennes au niveau génomique. Les archées de divers habitats ont été échantillonnées et la technologie de séquençage de la nouvelle génération a été utilisée pour analyser leurs génomes et métagénomes. Les chercheurs ont utilisé les progrès récents en métagénomique (séparation des fragments d'ADN génomique d'une communauté d'organismes) pour identifier l'ADN archéen de plusieurs échantillons environnementaux. Un échantillon particulier a été obtenu par une cheminée hydrothermale dans l'océan Atlantique et a donné trois génomes quasi-complets des archées précédemment connu comme le groupe archéen en eaux profondes. Dans le cadre des efforts visant à caractériser la majorité microbienne non cultivée, séquences d'amplicon ARNr 16 s ont été extraites de 180 échantillons environnementaux pour l'analyse de la diversité microbienne et de la génomique monocellulaire et les études métagénomiques de ces échantillons. L'analyse par le groupe situé à Uppsala, en Suède, a conduit à une découverte sans précédent que ces archées, appelées Lokiarchaeota, contenaient des gènes précédemment trouvés uniquement chez les eucaryotes. Les gènes pour l'actine, les GTPases et plusieurs autres protéines impliquées dans le trafic de vésicule intracellulaire sont caractéristiques de la machinerie cellulaire eucaryote et ont été étonnamment trouvés dans les Lokiarchaeota. La reconstruction phylogénomique à l'aide des gènes à simple copie conservés montre que ces archées sont les plus proches parents des eucaryotes. Cette découverte appuie fermement le fait qu'ils peuvent représenter les soi-disant «chaînons manquants» à l'origine des eucaryotes. Les résultats ont été publiés dans une revue scientifique de qualité et leurs implications ont été largement discutées. Les résultats du projet ont également souligné que les combinaisons des techniques unicellulaires et métagénomiques étaient une approche puissante et a contribué à reconstruire les bacs génomiques des archées connue comme Hadesarchaea. Le nombre de génomes archéens disponibles dans les bases de données publiques a maintenant considérablement augmenté. Les chercheurs qui étudient la physiologie des archées dans différents environnements et les biologistes évolutionnistes qui retracent l'histoire évolutive des trois domaines de la vie bénéficieront des recherches de DARKCELLS.
Mots‑clés
Archaea, DARKCELLS, Lokiarchaeota, Hadesarchaea, génomique unicellulaire, métagénomique
