vers une génomique fonctionnelle chez les dinoflgellés: constructions d'outils génétiques et applications au métabolisme des polysaccharides de réserves. – GenoFonctDinoFI

1 Contexte particulier de l'étude proposée - Le projet vise à mettre au point des techniques d'analyse génétique permettant de valider la dinoflagellée heterotrophe Crypthecodinium cohnii comme modèle d'étude représentatif d'un groupe d'organisme particulièrement important du plancton (zoo et phytoplancton). En théorie pour établir une espèce comme modèle génétique, n'importe quel métabolisme ou processus biologique autorisant le criblage aisé de mutants pourrait être utilisé. La validation ou la construction d'outils est souvent ingrate et ne permet pas ou peu sa valorisation scientifique par l'intermédiaire d'une production scientifique de qualité. Pour contourner ce problème nous avons ciblé un thème de recherche original qui ne peut être abordé que chez Crypthecodinium cohniii. Nous proposons en effet de retracer l'histoire évolutive des endosymbioses primaires et secondaires qui ont donné naissance aux chromalvéolés en analysant le métabolisme que nous pensons particulièrement éclairant des polysaccharides de réserve. En effet les dinoflagellés sont aujourd'hui considérés comme descendant d'un événement que l'on pense unique d'endosymbiose d'une algue rouge avec un eucaryote non photosynthétique au même titre que les chromistes et les cryptophytes ou que leurs plus proches cousins ciliés ou parasites apicomplexa. Si l'on sait que les algues rouges comme les glaucophytes et les algues et plantes vertes sont elles aussi issues d'un autre événement (endosymbiose primaire) que l'on pense aussi unique et daté à 1,5 milliards d'années, on aboutit à de véritables poupées gigognes génétiques impliquant un minimum de 3 génomes (si l'on ne considère pas la mitochondrie) dont deux eucaryotes et une cyanobactérie. Certains métabolismes tels que celui de l'amidon signent très spécifiquement cette histoire évolutive. En effet ce type de polymères cristallins ne s'accumule que chez les organismes issus directement d'une endosymbiose primaire ou indirectement d'une endosymbiose secondaire (pour revue voir Ball et Morell, 2003). Comme on ne le retrouve pas chez les cyanobactéries actuelles nous avons formulé l'hypothèse que cette structure originale trouve sa source dans la confrontation de deux métabolismes présents lors de l'endosymbiose primaire. Ces deux métabolismes affichent un grand nombre de différences. Ils sont basés sur l'utilisation de substrats différents et sur des modalités de contrôle des métabolismes ou d'initiation de la synthèse complètement distincts. Le métabolisme basé sur l'ADP-glucose, caractéristique des cyanobactéries, est retrouvé chez les algues et plantes vertes qui accumulent de l'amidon dans le chloroplaste. Les deux groupes participant à ce projet de recherches ont d'ailleurs ensemble pu prouver que ce métabolisme a été « fixé » très anciennement à la base de la lignée verte et est demeuré virtuellement inchangé depuis (Ral et al. 2004). Nous avons par ailleur pu prouver par analyse du génome du parasite apicomplexa Toxoplasma gondi et par celui de l'algue rouge Cyanidioschyzon merolae ainsi que par des études fonctionnelles que les algues rouges et les organismes qui en sont dérivés par endosymbiose secondaire accumulent de l'amidon dans leur cytoplasme par une voie basée sur l'UDP-glucose. Cette voie est fort semblable à celle qui caractérise le métabolisme du glycogène chez les cellules animales et fongiques (Coppin et al., 2005). Dans les deux lignées, verte et rouge les voies métaboliques sont de fait des mosaïques. Le métabolisme de la lignée verte est essentiellement d'origine bactérienne avec seulement quelques fonctions dont la phylogénie est manifestement eucaryote tandis que dans la lignée rouge la situation inverse est retrouvée. Le « choix » réalisé par les deux lignées a probablement été guidé par la localisation intra-cellulaire préférée pour la synthèse du polysaccharide. - Nous avons depuis 15 ans étudié la biosynthèse des polysaccharides de réserve chez les algues vertes unicellulaires.