Des chercheurs découvrent la preuve d'une théorie originale de l'évolution des cellules
Des chercheurs au Royaume-Uni ont découvert que le mécanisme utilisé par les bactéries pour coordonner leurs réponses face aux changements environnementaux peut aussi expliquer la façon dont les plantes et les algues contrôlent la photosynthèse, le processus qui convertit la lumière du soleil en énergie. L'étude, publiée dans Proceedings of the Royal Society B, met en lumière une théorie intéressante sur l'évolution des cellules, proposée initialement en 1993. Les cyanobactéries (algues bleues) tirent leur énergie de la photosynthèse. Elles réagissent de diverses façons aux changements de leur environnement par un système de transmission de deux composantes: un récepteur et un régulateur. Ce système à deux composantes est apparemment caractéristique des bactéries, mais il semble avoir persisté chez les plantes et les algues, où il sert également à envoyer des signaux de contrôle du processus de photosynthèse. On trouve, en effet, des systèmes à deux composants dans les chloroplastes, les structures qui effectuent la photosynthèse dans les cellules végétales. Selon cette nouvelle étude, les systèmes à deux composants jouent un rôle fondamental dans la relation entre la photosynthèse et l'expression des gènes. Ils déterminent la façon dont les plantes peuvent s'adapter à l'évolution de leur environnement. Le Dr Sujith Puthiyaveetil, de la School of Biological and Chemical Sciences de l'université Queen Mary au Royaume-Uni explique: «Nous savions que les systèmes à deux composants agissaient comme une sorte d'interrupteur pour certains gènes chez les bactéries. Mais la persistance de cet interrupteur de type bactérien au sein des chloroplastes suggère un nouveau modèle de régulation des gènes chez les plantes.» Le professeur John Allen ajoute: «Pour beaucoup, ce peut être un choc d'apprendre que des messages circulent dans les cellules des plantes (et probablement aussi des animaux) en utilisant le même système de transmission que celui des bactéries 'primitives'. C'est un peu comme de découvrir que votre réseau d'ordinateurs utilise toujours le morse, ou que votre toute nouvelle chaîne hi-fi est équipée d'un magnifique lecteur � de cylindres phonographiques. Cependant, cette découverte est pour nous la preuve sensationnelle d'une théorie peu orthodoxe de l'évolution des cellules, publiée pour la première fois il y a 16 ans.» Les chloroplastes, comme les mitochondries, sont des structures hautement spécialisées que l'on trouve dans les cellules. Toutes deux ont leur propre génome fonctionnel, avec un système d'expression génétique séparé de celui du noyau de la cellule. Les gènes des chloroplastes contiennent l'information nécessaire pour fabriquer les protéines impliquées dans la photosynthèse. Le système à deux composants semble avoir survécu comme un moyen d'envoyer des signaux au sein du chloroplaste, chez les plantes et les algues: Les signaux de régulation d'une partie de ce système déterminent comment les gènes sont exprimés dans les chloroplastes, par exemple en dictant des modifications de l'état d'oxydation des composants de conversion de l'énergie. L'étude poursuit: «Si les chloroplastes et les mitochondries sont responsable de l'acquisition des systèmes à deux composants par les eucaryotes [animaux, plantes, champignons et algues], il est intéressant de se demander si ces organites ont hérité ces systèmes de leurs ancêtres bactériens. Pour les chloroplastes, on connaît aujourd'hui la réponse: c'est oui.» Les chercheurs pensent que les systèmes à deux composants relient la photosynthèse avec l'expression des gènes. «Les chloroplastes conservent donc des gènes, et sont donc le siège d'une hérédité cytoplasmique [extranucléaire] non mendélienne» (l'hérédité cytoplasmique concerne la transmission de gènes se trouvant en dehors du noyau; l'hérédité mendélienne fait référence aux principes de l'hérédité telle que nous la concevons, établie en 1865 par Gregor Mendel). «La photosynthèse agit sur les gènes des chloroplastes pour leur donner une 'voix', et une réponse en temps opportun, dans le dialogue entre le chloroplaste et le noyau de la cellule», ajoutent les chercheurs. Ils concluent: «Les systèmes à deux composants que l'on trouve dans les chloroplastes viennent des cyanobactéries ancestrales; ils représentent un système de signalisation qui n'aurait jamais pu être 'mis en veille' par l'évolution. Ces systèmes sont essentiels pour comprendre le lien entre la photosynthèse et l'expression des gènes, et peuvent ainsi éclairer les conséquences de ce lien dans l'évolution de la cellule des eucaryotes».
Pays
Royaume-Uni