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Chlamydomonas reinhardtiiChlamydomonas reinhardtii
Chlamydomonas reinhardtii vu au microscope électronique en transmission
Chlamydomonas reinhardtii est une espèce d'algues vertes, utilisée comme modèle en biologie végétale. Ses caractéristiques génétiques, structurale (unicellulaire) et de croissance (culture sur boîte de Petri ou en milieu liquide) lui valent parfois le surnom de « levure verte », par analogie avec la levure Saccharomyces cerevisiae, organisme modèle des eucaryotes unicellulaires non photosynthétiques. Modèle et génétique Cette algue mobile a été utilisée comme modèle depuis les années 1960 pour, notamment, étudier le fonctionnement des flagelles végétaux, la photosynthèse et certaines particularités génomiques qu’elle partage avec des animaux. C'est chez cet organisme que la biogenèse des flagelles a été étudiée et que la présence d'ADN dans les chloroplastes a été découverte.
Les télomères sont en général constitués de répétitions d'une séquence TTTTAGGG. Ils sont précédés de sous-télomères (en), constitués (sur 31 des 34 extrémités de chromosomes) non pas de transposons mais de séquences répétitives spécifiques appelées « Sultan » (SUbtelomeric Long TANdem repeat), longues d'environ 850 nucléotides, se répétant de 2 à 46 fois par extrémité[3]. PhysiologieComportement en carence en dioxyde de carboneEn 2012, l’équipe d’Olga Blifernez-Klassen[4], de l'université allemande de Bielefeld, en Rhénanie-du-Nord-Westphalie, a observé que placée dans un environnement extrême pauvre en dioxyde de carbone, élément nécessaire au processus de photosynthèse, la micro-algue verte sécrète une enzyme qui lui permet de digérer la cellulose des autres végétaux. La digestion a lieu en dehors de la cellule, et les sucres sont ensuite transportés dans la cellule. C'est la première fois qu'on observe chez un organisme chlorophyllien unicellulaire la capacité de produire de la matière organique par digestion, donc autrement que par photosynthèse. Depuis, on sait que les microorganismes unicellulaires mixotrophes, comme mesodinium chamaeleon sont capables de digérer des microalgues vertes, ou de conserver en leur sein des microalgues rouges et leurs pigments photosynthetiques afin de se nourrir à la fois des nutriments digérés et de profiter de la photosynthese. Reproduction Dans des conditions favorables, avec des nutriments comme de l’azote, Chlamydomonas reinhardtii croît et se multiplie de façon asexuée, qu'elle soit éclairée ou non. Mais lors d’une carence en azote, et avec de la lumière, elle se différencie en gamètes en se divisant de manière mitotique. La lumière semble agir de façon indirecte, par la photosynthèse pour avoir l’énergie de se différencier, et n’est pas nécessaire pour la fusion des gamètes par la suite. Cependant, l’ajout d’azote à des gamètes cause la dédifférenciation des gamètes en cellules végétatives. Les deux types de gamètes sont identiques en apparence, et sont appelés mt(+) et mt(-). Leur fusion forme un zygote diploïde stable non flagellé pouvant rester dormant en attendant des conditions plus favorables, ayant une taille cellulaire et nucléaire supérieure ainsi que plus d’ADN par noyau et un plus grand nombre de chromosomes. Il possède aussi une paroi plus épaisse. On parle de zygote mature. Lorsque le milieu est plus favorable au développement de l’algue, le zygote subit une méiose et relâche 4 ou 8 cellules haploïdes[5],[6]. BiotechnologiesProduction de molécules anticancéreusesEn 2013, l'équipe du professeur Tran[7] à San Diego a réussi à transfecter des cellules de Chlamydomonas reinhardtii avec un vecteur contenant une immunotoxine anticancéreuse. Ce vecteur est composé de :
Cette immunotoxine se fixe spécifiquement sur les antigènes tumoraux CD22 et inhibe la prolifération des cellules cancéreuses par action des domaines de l'exotoxine. Production de biocarburantsChlamydomonas reinhardtii est un modèle émergent pour la production de biocarburants (dont le biohydrogène). En effet, son génome est modifiable facilement (miRNA, CrispR-Cas9, transfection) ce qui permet d'améliorer les souches de culture sur plusieurs aspects :
Il est donc possible de modifier génétiquement les souches de Chlamydomonas reinhardtii et/ou de les produire dans divers milieux de culture en fonction de ce que l'on cherche à obtenir. [8] Notes et références
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