Europe Solidaire
CultureEconomieEducationEnvironnementInstitutionsInternationalSciencesSécurité/DéfenseSocialTechnologiesValeurs
Aggrandir Réduire Reinitialiser
Les mots clés

Nouvelles hypothèses concernant l'origine des cellules complexes ou eucaryotes

Tout les organismes vivants, excepté les bactéries et certaines archeae, sont constitués de cellules complexes comprenant notamment une enveloppe, un noyau, différentes organelles et surtout des mitochondries, qui leur apporte à partir des sucres communs dans l'environnement l'énergie nécessaire à leur vie.

On les nomme des eucaryotes. Ils se distinguent des procaryotes, plus simples, groupe comprenant les bactéries et les archaea. Vu le rôle essentiel de ces mitochondries, de nombreuses études ont été menées pour identifier leurs origines. S'agissait-il du développement par évolution d'organelles déjà existantes dans la cellule ou d'une symbiose entre des bactéries spécifiques dotées des capacités des mitochondries actuelles et des cellules primitives en étant dépourvues.

Pour répondre à cette question, il faut aborder une question préalable. Les premiers eucaryotes sont-ils apparus sous la forme d'un ancêtre commun ou d'un certain nombre de cellules disposant de telles propriétés , qui seraient entrées en symbiose ? De nouvelles études suggèrent que c'est cette dernière hypothèse qui serait à retenir.

Si l'on pouvait retrouver des traces fossiles de la vie primitive, il serait possible de commencer à répondre à la question. Mais la vie étant apparu environ un demi-milliard d'années après les origines de la Terre, estimée âgée de 4,5 milliards d'années, il est très difficile de trouver de telles traces.

Les chercheurs ont du à défaut comparer les structures des divers eucaryotes actuels pour tenter d'en déduire l'existence d'une origine évolutionnaire commune.

Le séquençage génétique

Pour ce faire, ils s'appuient sur les techniques de plus en plus précises du séquençage génétique appliqué notamment à l'ADN de différentes formes de vie. De nouvelles espèces ou groupes taxonomiques commencent à apparaître, permettant de remonter dans le temps vers des organismes primitifs. Michelle Leger, post-doc à l'Institut de Biologie évolutionnaire de Barcelone, considère comme elle le rapporte dans l'article de Quanta, que la recherche est de plus en plus capable de caractériser ce qu'ont été les premiers eucaryotes.

Or ces premiers eucaryotes pourraient être différents des actuels. Ainsi une équipe vient de montrer que le développement des mitochondries aurait pu se faire différemment de ce que l'on supposait. Par ailleurs une autre équipe suggère que l' « ancêtre » des eucaryotes pourrait ne pas être une cellule unique, mais une population de cellules qui avaient échangé leurs ADN. Ainsi les bactéries et les archaeas primitifs, au lieu d'être apparus successivement, les archaea en premiers, comme on le pensait, seraient apparus simultanément à partir d'une cellule unique, dite FECA ou first eukaryotic common ancestor et se soient diversifiés indépendamment par la suite grâce au transfert horizontal de gènes entre organismes existant simultanément.

Pour le comprendre, les chercheurs ont voulu étudier l'apparition des mitochondries dans ce FECA, qui en était initialement dépourvus. Une étude qu'ils viennent de publier dans la Revue Nature Microbiologie suggère qu'il convient de mieux étudier pour cela l'actuelle archaea nommée Asgard. Les Asgard ou archées d'Asgard, sont un  super-embranchement des archaea, les plus proche des eucaryotes. Selon eux, les mitochondries auraient pu apparaître en résultat d'un partenariat entre les Asgard et les premières bactéries apparues peu de temps après.

Elles auraient utilisé les électrons et l'hydrogène que les Asgard, apparu les premiers, rejetaient comme déchets. Les chercheurs ont nomme ce processus « reverse flow model » en ce sens qu'il contredisait l'hypothèse précédente selon laquelle ce seraient les bactéries qui auraient alimenté en hydrogène les premiers archaaea. Les premières mitochondries auraient utilisé primitivement ce processus, puis se seraient dotées ultérieurement de caractères de type cellulaire leur auraient permis d'entrer en symbiose avec les archaéa et certains bactéries pour devenir les prototypes des futures cellules eucariotiques.

Cependant l'hypothèse n'explique pas l'origine des autres organites constituant aujourd'hui les eucaryotes. Le noyau par exemple est-il apparu avant ou après l'endososymbiose mitochondriale ? Comment le FECA s'est-il transformé en LECA ou last eukariotic common ancestor l'ancêtre de tous les eucaryotes actuels ou éteints ? Or certaines hypothèses considèrent aujourd'hui le LECA comme n'étant pas une entité unique, mais le résultat de croisements à l'intérieur d'une population de cellules génétiquement diverses.

Mais à quoi ressemblait cette population hypothétique ayant permis l'apparition du LECA. Pour comprendre le LECA et ses génomes, il faudrait comprendre ce qu'était cette population. A cette fin, Bill Wickstead de l' University of Nottingham et ses collègues ont entrepris de construire un « protéome » à partir de statistiques portant sur les génomes de diverses espèces d'eucaryotes. La biologie moléculaire est aujourd'hui le meilleur outil pour ce faire.

L'intérêt de cette approche est qu'il n'importe plus de savoir si les génomes primitifs appartenaient à une seule cellule ou étaient répartis dans une population de cellules ayant échangé leurs gènes. Mais surtout cette approche pourrait permettre de comprendre à quoi avaient servi les génomes et surtout quels sont aujourd'hui leurs rôles dans la construction et la biologie des cellules eucaryotiques.

Il ne s'agit pas de recherches d'un intérêt purement théorique. Ainsi, concernant la lutte contre les bactéries pathogènes, il sera important d'identifier les gènes responsables de ces effets et de les distinguer des autres. Ainsi il pourra éventuellement être possible de les rendre inoffensifs grâce au génie génétique. Concernant les eucaryotes, il pourra de la même façon être possible d'obtenir des espèces génétiquement modifiées répondant à certains objectifs, par exemple dans le domaine végétai obtenir des espèces mieux résistantes à divers parasites.

Référence

Ce texte résume et simplifie un article détaillé que vient de publier Quanta Magazine sous le titre Researchers Rethink the Ancestry of Complex Cells

 

 

10/04/2019
Vos réactions
Dernières réactions
Actuellement, pas de réaction sur cet article!
Votre réaction
Vérification anti-spam
Nom/pseudo*


Email*


Titre*


Commentaire*


* champs obligatoires
Europe Solidaire