Chlamydomonas reinhardtii

Un article de Wikipédia, l'encyclopédie libre.
Aller à : navigation, rechercher

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[modifier | modifier le code]

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.
Le décryptage de son génome a commencé en 2001 et a été publié six ans plus tard par la revue Science (oct 2007). 120 millions de paires de bases forment environ 15 000 gènes. Ceux-ci comprennent un mélange de gènes animaux et végétaux : 35 % de ces gènes sont communs à cette espèce, aux plantes à fleurs et à l'Homme, 10 % sont typiquement animaux, dont ceux codant des enzymes (nucléotides cyclases ou ceux synthétisant des sélénoprotéines chez certaines lignées animales dont des vertébrés)[2], ce qui est beaucoup pour une algue unicellulaire. Le décryptage complet a associé une centaine de chercheurs mobilisés par le Joint Genome Institute (JGI) du département américain de l'énergie (D0E). Olivier Vallon (CNRS) a coordonné l’annotation du génome (description fonctionnelle des gènes), ce qui pourrait être utile pour mieux comprendre son fonctionnement, ou l’exploiter pour le Génie génétique.

Physiologie[modifier | modifier le code]

Comportement en carence en dioxyde de carbone[modifier | modifier le code]

En 2012, l’équipe d’Olga Blifernez-Klassen[3], 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 la capacité de produire de la matière organique autrement que par digestion.

Biotechnologies[modifier | modifier le code]

Production de molécules anticancéreuses[modifier | modifier le code]

En 2013, l'équipe du professeur Tran[4] à San Diego a réussi à transfecter des cellules de Chlamydomonas reinhardtii avec un vecteur contenant une immunotoxine anticancéreuse. Ce vecteur est composé de :

-la partie variable (lourde et légère) d'un anticorps anti CD22 (antigène tumoral),

-les domaines 2 et 3 de l'exotoxine A de P.aeruginosa (inhibiteur de traduction eucaryote par ribosylation du facteur d'élongation eEF2)

-les domaines constants CH2,CH3 de l'immunoglobuline 1 (permettent d'augmenter l'efficacité par homodimérisation).

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 biocarburants[modifier | modifier le code]

Chlamydomonas reinhardtii est un modèle émergent pour la production de biocarburants. En effet, son génome est modifiable facilement (miRNA, CrispR-Cas9, transfection) ce qui permet d'améliorer les souches de culture sur plusieurs aspects :

-amélioration de la robustesse et de la croissance par augmentation de l'efficacité photosynthétique en modifiant le génome chloroplastique

-amélioration de la production de biodiesel (à partir de la transestérification des lipides) par augmentation du contenu en triacylglycérol dans un milieu carencé en azote

-amélioration de la production de dihydrogène en milieu carencé en soufre afin de diminuer l'inhibition de l'hydrogénase par l'oxygène.

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. [5] 

Notes et références[modifier | modifier le code]

  1. AlgaeBase, consulté le 5 mai 2013
  2. Revue Biofutur, déc 2007, p 13
  3. (en) Olga Blifernez-Klassen, Viktor Klassen, Anja Doebbe, Klaudia Kersting, Philipp Grimm, Lutz Wobbe et Olaf Kruse, « Cellulose degradation and assimilation by the unicellular phototrophic eukaryote Chlamydomonas reinhardtii », Nature Communications, vol. 3, no 1214,‎ (lire en ligne)
  4. (en) Miller Tran, Ryan E. Henry, David Siefker et Christina Van, « Production of anti-cancer immunotoxins in algae: Ribosome inactivating proteins as fusion partners », Biotechnology and Bioengineering, vol. 110, no 11,‎ , p. 2826–2835 (ISSN 1097-0290, DOI 10.1002/bit.24966, lire en ligne)
  5. (en) Melissa A. Scranton, Joseph T. Ostrand, Francis J. Fields et Stephen P. Mayfield, « Chlamydomonas as a model for biofuels and bio-products production », The Plant Journal, vol. 82, no 3,‎ , p. 523–531 (ISSN 1365-313X, DOI 10.1111/tpj.12780, lire en ligne)

Liens externes[modifier | modifier le code]

Sur les autres projets Wikimedia :