Pendant des décennies, des scientifiques sont restés perplexes sur la façon dont certaines limaces de mer acquierent la capacité à pratiquer la photosynthèse après l’ingestion d’algues. Une technique d’imagerie de pointe confirme maintenant que les limaces volent littéralement des gènes d’algues, ce qui est considéré comme le premier exemple de "transfert horizontal de gènes” dans un organisme multicellulaire.
Il n’y a pas si longtemps, nous découvrions le même processus chez certaines bactéries, détaillé dans l’article du Guru : “Quand la bactérie du choléra tue tout ce qui l’entoure avec une lance pour voler l’ADN de ses victimes”.
Le chercheur Sidney Pierce et ses collègues de l’université de Floride du Sud ont montré que le transfert horizontal de gènes nucléaires fonctionnels, qui codent pour deux protéines de chloroplaste et la synthèse de la chlorophylle, à partir des restes ingérés de l’algue Vaucheria litorea, est ce qui permet à la limace de mer, l’élysie émeraude (Elysia chlorotica), de s’engager dans la photosynthèse. Le processus est ainsi nommé Kleptoplastie.
Image d’entête : Elysia chlorotica (Patrick Krug)
Il est considéré comme la première preuve directe que les chromosomes de la limace de mer vert émeraude acquièrent certains gènes “fonctionnels” de l’algue. C’est un exemple extrêmement rare, voire jamais constaté, de transfert de gène fonctionnel d’une espèce multicellulaire à l’autre.
Selon les responsables du Marine Biological Laboratory de l’université de Floride du Sud :
[Le gène transféré] amène à la production d’une enzyme qui est essentielle à la fonction de “machines” photosynthétiques appelées chloroplastes, qui sont généralement trouvées dans les plantes et les algues.
Il est connu depuis les années 1970 que l’E. chloritica "vole" les chloroplastes de la V. litorea … et les plonge dans ses propres cellules digestives. Une fois à l’intérieur des cellules de la limace, les chloroplastes continuent la photosynthèse jusqu’à neuf mois, ce qui est beaucoup plus que ce qu’ils feraient dans l’algue. Le processus de photosynthèse produit des glucides et des lipides, qui nourrissent la limace.
Comment la limace parvient à maintenir ces organites de photosynthèse pendant si longtemps a été le sujet d’étude intensive et une bonne partie de la controverse. Ce document confirme que l’un des nombreux gènes d’algues nécessaires à la réparation des dommages des chloroplastes, et qui maintient leur bon fonctionnement, est présent sur le chromosome de la limace selon Pierce. Le gène est incorporé dans le chromosome de la limace et transmis à la génération suivante de limaces. Alors que la prochaine génération doit à nouveau récupérer des chloroplastes des algues, les gènes pour maintenir les chloroplastes sont déjà présents dans le génome de la limace.
Le gène qui a été transféré, appelé prK, joue un rôle important dans le maintien de la photosynthèse à la fois par le chloroplaste et en permettant la fixation du carbone. Sans lui, les limaces de mer ne seraient pas en mesure d’effectuer la photosynthèse.
Les chercheurs ont utilisé une technique d’imagerie appelée Hybridation in situ en fluorescence (FISH) pour confirmer le processus. Les chercheurs pensent que d’autres gènes peuvent contribuer au processus. Ils ont choisi le prK à partir d’une variété de gènes possibles parce que, selon eux :
…plusieurs études antérieures ont trouvé des preuves du transfert horizontal entre la V. litorea et la E. chlorotica utilisant à la fois des expériences de réaction en chaîne par polymérase (PCR) dans l’ADN d’adultes et de larves de limace (Rumpho et coll, 2009;. Schwartz et coll., 2010) et des analyses des données de séquence du transcriptome de limaces adultes (Pierce et al., 2012). Aussi, la prK encode une protéine utilisée exclusivement dans le cycle de Calvin et n’a aucune homologue connue chez les organismes non photosynthétiques.
Les chercheurs précisent que le mécanisme exact du transfert de gène est inconnu. Et en fait, il y a encore beaucoup à en apprendre sur ce processus.
L’étude (PDF) sur le site de l’université de Floride du Sud : FISH Labeling Reveals a Horizontally Transferred Algal (Vaucheria litorea) Nuclear Gene on a Sea Slug (Elysia chlorotica) Chromosome et annoncée sur le blog du Marin Biological Laboratory : Sea Slug has Taken Genes from the Algae it Eats, Allowing it to Photosynthesize Like a Plant, Study Reports.
