Evolution des cyanobactéries à l'origine du chloroplaste

Les plastes, permettant à plusieurs groupes d'eucaryotes d'effectuer la photosynthèse oxygénique, proviennent d'une endosymbiose au cours de laquelle un ancêtre des Archaeplastida aurait internalisé une cyanobactérie. Il a été démontré que les plastes de l'ensemble des eucaryotes photosynthétiques, à l'exception de Paulinella, descendent de cet endosymbiose mais l'identité de l'ancêtre des plastes a jusque récemment été sujet à discussion. La découverte en 2017 du lien évolutif entre l'ordre des Gloeomargaritales et les plastes a ouvert un nouveau chapitre dans la compréhension de la relation plastes-cyanobactéries. Cependant les informations que nous avions concernant les Gloeomargaritales n'étaient regroupées qu'au sein d'une seule et unique espèce isolée et de quelques séquences environnementales d'ADNr 16S, il s'avérait donc indispensable d'approfondir nos connaissances sur ces organismes. Nous avons donc recherché la présence de Gloeomargaritales dans une collection d'échantillons disponibles au laboratoire puis par le biais d'approches moléculaires nous avons été capables d'en reconstituer 5 nouveaux génomes auxquels sont venus s'en ajouter deux autres en provenance de travaux d'équipes extérieures. Nous avons également isolé et mis en culture une seconde souche à partir de tapis microbiens d'une source chaude de Vancouver Island. Cette souche a été nommé Gloeomargarita ahousahtiae VI4D9. Par la même occasion nous en avons profité pour générer des séquences génomiques appartenant à d'autres lignées de cyanobactéries "basales" car ces dernières ont souvent souffert d'un manque de représentation faces aux autres groupes plus apicaux. D'après les données collectées, les Gloeomargaritales seraient un groupe de cyanobactéries unicellulaires de petite taille, vivant pour la plupart au sein de communautés thermophiles bien que certaines aient pu être retrouvées à plus faibles températures. Les protéomes inférés pour ces organismes ont servi à renforcer les preuves quant au lien entre les Gloeomargaritales et les plastes. Par la phylogénie tout d'abord, l'ajout de nouvelles informations côté Gloeomargaritales confirme leur positionnement en tant que groupe frère des plastes, si ce n'est que nous avons pu mettre en évidence la présence de différentes lignées en leur sein et notamment une lignée "basale" qui est assez éloignée du groupe principal. Puis, les analyses comparatives menées dans l'optique d'estimer la contribution des Gloeomargaritales au pool de gènes d'origine cyanobactérienne d'Archaeplastida ont à leur tour confirmé cette relation. Malgré la faible représentation de ce groupe par rapport aux ordres de cyanobactéries à émergence plus apicale, cela s'est avéré suffisant pour leur attribuer approximativement entre 31 et 49% de ces gènes, contredisant ainsi les travaux similaires menés il y a quelques années et qui concluaient en une origine des plastes au sein d'un groupe de cyanobactéries filamenteuses et fixatrices d'azote. Nous avons également pu observer une faible quantité de gènes vraiment spécifiques aux Gloeomargaritales en comparaison à d'autres lignées de cyanobactéries "basales" comme les Gloeobacterales ou les Thermostichales et très peu d'entre eux ont pu se voir attribuer une fonction. Nous avons cependant pu ressortir quelques points intéressant comme le fait qu'un sous-groupe des Gloeomargaritales pouvait fixer le N₂ alors que le reste du clade en était incapable. Autre point, l'étonnante découverte qui avait été faite chez la première Gloeomargaritales mise en culture, c'est-à-dire sa capacité à produire des carbonates intracellulaires et y incorporer du barium et strontium a été retrouvée chez la deuxième espèce isolée, mais le gène supposé impliqué dans leur genèse semble être manquant au sein des génomes de Gloeomargaritales "basales". Tout cela n'a fait que renforcer l'attractivité de cet ordre de cyanobactéries, lié évolutivement aux plastes et dont beaucoup reste encore à apprendre.

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