The Chlamydomonas genome reveals the evolution of key animal and plant functions Sabeeha S. Merchant et al., 2007, Science, 318 : 245-251 Magali LASNE

INTRODUCTION . Séquençage de l’intégralité du génome de Chlamydomonas reinhardtii . Découverte de nouveaux gènes impliqués dans photosynthèse et motilité des undulipodiums . Certains de ces gènes sont proches de ceux retrouvés chez les Métazoaires et chez les Plantes Vertes

PRESENTATION Chlamydomonas reinhardtii Image obtenue par coloration (EMBO Practical Course) (Junya Awata, George B. Witman) . algue unicellulaire ~ 10 µm . multiple mitochondries . 2 undulipodiums antérieurs . chloroplaste

. fait partie des Chlorophytes . Ont divergé des Streptophytes , il y a 1 Milliard d’années C. reinhardtii est étudiée pour : - la photosynthèse eucaryotique - fonctionnement des undulipodiums

ETUDE DES GENES Des gènes de C. reinhardtii retrouvés chez : - Plantes Vertes - Métazoaires Séquençage du génome : 120 Millions de paires de bases = 15000 gènes 1226 familles de gènes identifiées

. Exemple des transporteurs membranaires . toute la diversité de l’ancêtre commun des Plantes Vertes et Métazoaires . 486 transporteurs membranaires Gènes codant pour transporteurs associés aux Métazoaires Ex : - Transporteurs redistribuant Ca2+ intracellulaire en réponse aux signaux environnementaux comme la lumière moduler l’activité des undulipodiums trouvé chez les Métazoaires mais pas chez les plantes vasculaires

- Présence de transporteurs de la famille de Na+/SO42- Une famille trouvée que chez les Opisthochontes

de C. reinhardtii étant plus proches des Métazoaires On retrouve toute une série de gènes et pas seulement liés aux undulipodiums de C. reinhardtii étant plus proches des Métazoaires - nucléotides cyclases - de nombreuses sélénoprotéines dans leur séquence un acide aminé très rare c’est une propriété très ancienne des eucaryotes, qui n’a été conservée que dans certains groupes parmi lesquels C. reinhardtii et les Vertébrés Des gènes qui codent pour : la sélénocystéine D’après Dacher et Vallon (2007)

ETUDE DES PROTEINES ● Comparaison proteome de C. reinhardtii, avec celui d’ Homo sapiens et Arabidopsis thaliana ● Grâce à BLASTP, tracé de la meilleure rencontre en log10 des proteines de C. reinhardtii avec - Homo sapiens - Arabidopsis thaliana Log10 meilleur score Homo sapiens 3,5 3,0 2,5 2,0 1,5 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 Log10 meilleur score de Arabidopsis thaliana

Identification de 15143 protéines - 7476 ont été classées dans 6968 familles - 7937 restantes n’ont pas pu être classées ¤ C. reinhardtii et l’Homme ¤ C. reinhardtii et A. thaliana Partagent 706 familles Partagent 1879 familles - gènes perdus - divergés puis ont enrichit les séquences codant pour protéines undulipodiums et centrioles - présence chez ancêtre commun Plantes Vertes-Métazoaires puis perte ou divergence chez Métazoaires - transfert horizontal - apparition après divergence avec Métazoaires mais avant celle avec C. reinhardtii C. reinhardtii 2101 F Homme Arabidopsis 706 F 1879 F 2282 F

1) protéines de C. reinhardtii + - Ostreococcus spp. - Arabidopsis thaliana - mousses - pas d’organismes non photosynthétiques GreenCut 349 F 2) protéines de C. reinhardtii + - Homo sapiens - Phytophthora spp. - pas d’organismes non ciliés CiliaCut 186 F

35% des protéines connues dans CiliaCut sont dans undulipodiums 85% des protéines connues dans GreenCut sont localiséés dans chloroplastes

L’ESSENTIEL A RETENIR C. reinhardtii possède des caractéristiques des Plantes Vertes et d’autres typiquement des Métazoaires Pourrait éclaircir l’évolution des Plantae, des Opisthochontes, de l’aquatique au terrestre, de l’unicellulaire au pluricellulaire

CRITIQUES Utilisation de termes : plantes, animaux, flagelles Séquençage du génome de Chlamydomonas reinhardtii qu’est ce que ça va apporter ? Après quelques recherches : 2004 Molécules de C. reinhardtii homologues avec les humains Identification d’une série de polypeptides dans undulipodiums et corps basaux de C. reinhardtii homologues à certaines protéines les causes de symptômes Humains: - syndrome de Bardet-Biedl, - disfonctionnement des reins, - anomalie du développement … D’après Johnson (2004)

Ces Observations renforcent l’importance de l’étude de la biologie de C. reinhardtii, qui va permettre de mieux comprendre certaines maladies Humaines et les fonctions essentielles des Plantes Vertes et des Métazoaires

BIBLIOGRAPHIE - Sabeeha S. Merchant et al., 2007, The Chlamydomonas Genome Reveals the Evolution of Key Animal and Plant Functions, Science, 318 : 245-251 - S.M.King, O. Vallon, 2004, A repor of the 11th International Meeting on the Cell and Molecular Biology of Chlamydomonas held in Kobe, Japan, from May 11-15, 2004, Protist, 155 : 373-380 - P. Dacher, O.Vallon, 2007, Animal ou végétal ? Le génome d'une algue modèle livre ses secrets,Communiqués de presse CNRS , www.cnrs.fr/presse/communique/1196.htm?debut=32