mardi 26 novembre 2013

Séquençage du génome d'un champignon impliqué dans des mycorhizes, Rhizophagus irregularis

Plutot pour Agreg
Thèmes : champignon, symbiose, évolution

Rhizophagus irregularis (et ses spores)
Source : http://symplanta.biz/shop/article_00105SP/Rhizophagus-irregularis


Les mycorhizes sont des associations symbiotiques entre des champignons et des racines des plantes qui, au cours de l'Evolution, ont joué un rôle très important dans la colonisation du milieu aérien par les végétaux. Plusieurs équipes françaises et américaines en collaboration viennent de terminer le séquençage du génome de Rhizophagus irregularis, un champignon de la famille des Gloméromycètes qui forme des endomycorhizes (ou mycorhizes arbusculaires), le plus répandu des types de mycorhize. Rhizophagus forme des symbioses avec notamment de nombreux arbres comme le Peuplier. L'étude du génome a apporté des informations nouvelles sur les mécanismes génétiques nécessaires à la mise en place de la symbiose. Le champignon a perdu tous les gènes codant les enzymes permettant de dégrader la lignine et la cellulose, habituellement retrouvés chez les champignons. Il dépend totalement de sa plante-hôte pour subvenir à ses besoins carbonés : c'est un symbiote obligatoire. En contrepartie il y a eu une importante diversification des gènes codant les enzymes permettant la synthèse des molécules de communication et de signalisation utilisées lors du dialogue avec les plantes-hôtes lors de l'établissement de la symbiose. Le champignon possède aussi des systèmes de transport des ions minéraux particulièrement élaborés. Tous ces travaux vont améliorer à terme l'utilisation de Rhizophagus comme engrais vert en agro-écologie.

D'après communiqué de presse du CNRS (http://www2.cnrs.fr/sites/communique/fichier/cp_rhizophagus_final.pdf)

Article original :
The genome of an arbuscular mycorrhizal fungus provides insights into the oldest plant symbiosis. Proc Ntl Acad Sci –online Early Edition 25 novembre 2013



 




vendredi 22 novembre 2013

Chromosome Y : ce n'est pas la taille qui compte

Pour Agreg et CAPES
Thèmes : chromosome, du sexe génétique au sexe phénotypique, reproduction, gamètes, FIV




 chromosomes X et Y vus au microscope électronique à balayage
Source : Nature (2003) 423 : 810-812.

Le chromosome Y des Mammifères est un chromosome très réduit par l'Evolution (voir ce site pour sa structure et son histoire). Issu avec le chromosome X d'une paire de chromosomes autosomes "classiques", le chromosome Y a perdu 1393 de ses 1438 gènes initiaux. Sans chromosome Y, un Mammifère se développe en femelle mais a-t'on vraiment besoin de tout le chromosome Y pour se reproduire ? Une étude publiée dans Science cette semaine montre que seuls deux des gènes restants sont vraiment indispensables pour pouvoir se reproduire en tant que mâle...avec l'aide d'une intervention médicale. 
Le premier gène indispensable code bien entendu le facteur de transcription SRY qui active la cascade génétique aboutissant à la formation d'organes sexuels mâles (via hormone anti-müllerienne et testostérone). Avoir des organes c'est bien, pouvoir s'en servir pour se reproduire c'est mieux, or les souris avec seulement SRY sont stériles car elles ne peuvent pas produire de spermatozoïdes, le chromosome Y possédant des gènes nécessaires à cette production. Les auteurs de l'article ont réduit le nombre de gène vraiment indispensables à 1 : il s'agit de Eif2s3y qui permet de former des spermatides dits "ronds" qui ont subi la méïose mais qui ne peuvent se différencier. Afin de permettre la reproduction, les chercheurs ont fait des fécondations in vitro avec la technique du ROSI (ROund Spermatid Injection) où on injecte directement le spermatide dans le cytoplasme de l'ovocyte et qui est un dérivé de l'ICSI (injection intra-cytoplasmique de spermatozoïdes). Après transfert dans une mère porteuse 9% des ROSI ont abouti à des souriceaux viables.

Ce résultat permet de mieux appréhender la technique de ROSI pour les hommes qui ne peuvent produire que des spermatides et apporte également la possibilité de soigner certaines infertilités masculines par thérapie génique avec le gène Eif2s3y.  

Voir le résumé dans Nature 

Article original : Yamauchi, Y., Riel, J. M., Stoytcheva, Z. & Ward, M. A. Science http://dx.doi.org/10.1126/science.1242544 (2013).

mercredi 13 novembre 2013

Archaeopteryx, la chute d'une icône

Pour Agreg et CAPES
Thèmes : évolution, locomotion, paléontologie, histoire des sciences




Archaeopteryx est un des genres fossiles les plus connus (il vivait il y a 150 millions d'années environ, au Jurassique) et présenté classiquement comme le fossile "de transition" entre les dinosaures et les oiseaux. Et c'est sans doute complètement faux, notamment depuis les travaux présentés par Michael Habib, un paléontologiste de l'Université de Californie du Sud, à un meeting à Los Angeles ce mois-ci. Ce chercheur a calculé les rapports entre les longueurs des différents éléments de son squelette et aussi réanalysé en détail l'empreinte de ses plumes. Il s'est rendu compte que ses caractéristiques anatomiques rapproche fortement Archaeopteryx d'espèces actuelles non volantes qui vivent sur des îles. Or justement les reconstitutions paléogéographiques montrent qu'Archaeopteryx vivait sur un archipel. La tendance à perdre la capacité de voler pour certains oiseaux insulaires est bien connue. D'où l'idée qu'Archaeopteryx aurait perdu secondairement ses capacités de voler. Il y a aussi une autre hypothèse toujours possible, quoique moins probable : les ancêtres d'Archaeopteryx n'auraient jamais volé et il se trouve sur une branche (!) évolutive de dinosaures à plumes non volants. En tout cas, Archaeopteryx tombe définitivement de son piédestal. On lui avait déjà volé dans les plumes récemment avec la découverte d'espèces fossiles et peut-être volantes vivant 10 millions d'années avant Archaeopteryx (Anchiornis, Xiaotingia, Aurornis) et très proches des oiseaux. Archaeopteryx restera quand même un fossile-symbole : le premier grand fossile découvert juste après la publication de De l'Origine des Espèces de Darwin (1859; découverte du fossile en 1861) et directement interprété selon la théorie darwinienne. 

Voir : http://www.nature.com/news/theory-suggests-iconic-early-bird-lost-its-flight-1.14142

mardi 5 novembre 2013

Des ARN anti-viraux présents aussi chez les Mammifères

Pour CAPES et Agreg
Thèmes : immunité anti-virale, ARN, expression génétique



Les petits ARN interférents (siRNA) sont de courts ARN double brin de 21 à 23 paires de nucléotides capables d'inhiber la traduction des ARNm qui ont la séquence correspondante (soit bloquage de la traduction, soit destruction des ARNm). Ces siRNA peuvent être produits à partir des ARN double brins des virus par la ribonucléase Dicer et ainsi constituent une défense anti-virus qui va empêcher la production de protéines virales. On savait que ces mécanismes fonctionnent chez les plantes, chez la drosophile et le nématode Caenorhabditis elegans. Deux articles publiés dans Science en Octobre 2013 tendent à démontrer que ces mécanismes existent aussi dans des cellules de Mammifères et sont efficaces contre les virus.
Les chercheurs ont infecté des cellules embryonnaires souches (ES) de souris avec le virus de l'encéphalomyocardite qui produit des ARN double brins au cours de son cycle. Le séquençage à haut débit des ARN des cellules a alors montré l'apparition en abondance de fragments d'ARN de 21 à 23 nucléotides avec des séquences provenant du virus. Ces ARN n'ont pas été détectés dans des cellules ES où les deux allèles codant Dicer ont été inactivés (KO Dicer -/-), suggérant fortement qu'il s'agit de siRNA produits grâce à Dicer. Ces ARN étaient aussi capables de se lier à une protéine de la famille Argonaute (Ago) qui est connue pour interagir avec les siRNA dans les autres phylums jusqu'alors étudiés. Les protéines Argonaute se trouvent dans le complexe RISC (pour RNA-Induced Silencing Complex) et participent au clivage des ARNm cibles. L'utilisation de cellules ES sans protéines Argonautes (des cellules multiples KO pour les 4 gènes codant des protéines Argonaute) a montré que ces cellules étaient plus infectés par le virus que les cellules sauvages, montrant l'efficacité de la protection anti-virale. 
De manière étonnante, la production de siRNA a fortement diminué lorsqu'on a permis aux cellules ES de se différencier, suggérant que seuls certains types cellulaires pourraient utiliser ce type de défense.  
Même si les résultats semblent solides, il faut faire attention aux interprétations car Dicer et le complexe RISC avec Argonaute sont aussi impliqués dans la production et la fonction des miRNA (pour microRNA) qui sont synthétisés à partir du génome de la cellule elle-même et qui pourraient avoir un rôle dans la défense anti-virale qui viendraient interférer (ha, ha...) avec les interprétations pro-siRNA. D'autres équipes avaient préalablement cherché ces siRNA anti-viraux sans les trouver.

Signalons que les siRNA sont de toute manière et depuis une douzaine d'années massivement utilisés dans les laboratoires comme moyen de diminuer la production d'une protéine particulière, notamment dans les cellules de Mammifères. Il aurait de plus été étonnant qu'un mécanisme de défense anti-viral présent et chez les plantes et chez divers Invertébrés ait complètement disparu chez les Mammifères qui gardent ainsi des mécanismes de défense très anciens en plus de leurs innovations immunitaires.

Articles originaux :
  1. Maillard, P. V. et al. Antiviral RNA interference in mammalian cells. Science 342, 235238 (2013)
  2. Li, Y. et al. RNA interference functions as an antiviral immunity mechanism in mammals. Science 342, 231234 (2013)