De nouveaux travaux d’une équipe de chercheurs dirigée par l’Université de Stanford, notamment Arthur Grossman et Tingting Xiang de Carnegie, dévoilent un mystère de longue date sur la relation entre la forme et la fonction dans le matériel génétique d’un groupe diversifié d’algues appelées dinoflagellés.



Leurs découvertes, publiées dans Character Genetics, ont des implications pour la compréhension des principes d’organisation génomique de tous les organismes.

Les dinoflagellés comprennent in addition de 2000 espèces de plancton marin et d’eau douce. et dont certaines ingèrent également d’autres organismes pour se nourrir. Ils jouent une grande variété de rôles dans divers écosystèmes, y compris les environnements extrêmes, et sont principalement connus des humains comme la trigger des « marées rouges » toxiques et comme la source de la plupart de la bioluminescence des océans.



Ces algues sont absorbées par les cellules coralliennes individuelles et forment des relations mutuellement bénéfiques grâce auxquelles les nutriments sont échangés. Le réchauffement des océans et la pollution peuvent entraîner la rupture de cette relation entre l’algue et l’animal, ce qui entraîne des coraux blancs fantomatiques « blanchis » qui risquent de mourir de faim, ce qui pourrait entraîner la mort des écosystèmes récifaux.

Les espèces d'algues essentielles à la santé des récifs coralliens pourraient aider à élucider les principes d'organisation génomique de tous les organismes

« Comme les animaux et les plantes, les dinoflagellés sont des organismes eucaryotes complexes et sont intéressants sur le system de l’évolution parce que leur matériel génétique est conditionné d’une manière distinctive parmi les organismes à l’architecture cellulaire complexe », a déclaré l’auteur principal Georgi Marinov de l’Université de Stanford.

Une caractéristique déterminante des eucaryotes est que leur ADN est logé à l’intérieur d’un noyau dans chaque cellule et est organisé en unités séparées appelées chromosomes. De as well as, chez la plupart des eucaryotes, des segments d’ADN sont enroulés autour d’un complexe de protéines en forme de bobine appelé nucléosome. On pense que cette organisation est antérieure à l’ancêtre commun de tous les eucaryotes. Il aide à condenser le matériel génétique dans un petit espace et à contrôler l’accès à l’ADN et la façon dont les gènes codés dans celui-ci sont activés pour diriger les fonctions physiologiques de la cellule.

« En revanche, même si les dinoflagellés sont des eucaryotes, leur génome n’est pas conditionné sous forme de nucléosomes, mais semble plutôt condensé en permanence et exister dans un état de cristal liquide », a expliqué Grossman. « Nous avons encore beaucoup à apprendre sur la façon dont l’architecture du génome impact la fonction du génome chez tous les eucaryotes ainsi, l’empaquetage » serré « exceptionnel de l’ADN du dinoflagellé peut nous aider à comprendre les similitudes et les différences dans les principes d’organisation entre les génomes eucaryotes. »

Pour approfondir cette query, l’équipe de recherche – qui comprenait également Alexandro E. Trevino de Stanford, Anshul Kundaje et William J.Greenleaf – a utilisé une technologie sophistiquée pour cartographier les relations spatiales en 3D du matériel génétique du dinoflagellé Breviolum minutum.

« Nos travaux ont révélé des caractéristiques topologiques dans le génome de Breviolum qui diffèrent des divers modèles d’organisation du génome des dinoflagellés qui ont été prédits depuis les années 1960 », a déclaré M. Xiang.

Ils ont trouvé des preuves de grandes régions d’ADN vehicle-interagissantes dans le génome des dinoflagellés appelées « domaines à association topologique ». Les travaux suggèrent que cette architecture génomique est induite par le processus par lequel les gènes sont transcrits en ARN cet ARN est ensuite traduit en protéines qui réalisent les différentes activités de la cellule.

En fait, lorsque la transcription a été inhibée, l’architecture s’est « relâchée », indiquant que les caractéristiques topographiques rigoureusement préservées sont, en effet, une fonction de l’activité des gènes.

« Il y a beaucoup as well as de queries soulevées par ces résultats, qui représentent un grand pas en avant dans la découverte des mystères du génome des dinoflagellés. Ils offrent également une nouvelle standpoint sur les relations construction-fonction inhérentes aux chromosomes », a conclu Grossman.