Phaeodactylum tricornutum

Les océans représentent le plus grand écosystème terrestre. Environ 50% de la productivité primaire en provient. Les eucaryotes photosynthétiques les plus importants sont les diatomées, elles contribuent à environ 40% de la production primaire marine, et produisent ainsi presque 1/4 de l’oxygène que nous respirons. Bien qu’elles ne constituent qu’une petite fraction de la biomasse photosynthétique de notre planète, elles peuvent fixer, dans certaines régions de l’océan, la même quantité de carbone journalier qu’une forêt de végétaux terrestres.

On dénombre au moins 100 000 espèces de diatomées, représentant le groupe photosynthétique le plus abondant après les angiospermes. Les diatomées ont donc une position centrale dans le contrôle des ressources marines et pour prédire les changements climatiques. Néanmoins, jusqu’à présent, nous ne connaissons que très peu la biologie des diatomées. De plus, les blooms algaux sont souvent causés par les diatomées, parfois productrices de toxines (cause d’intoxication amnésique par fruit de mer), et elles peuvent avoir un effet nuisible sur l’écosystème local, la pêche, l’aquaculture et le tourisme. Enfin, les diatomées sont la cause principale du « biofouling », du fait de leur capacité à adhérer à des surfaces et à produire des substances polymériques extracellulaires, mucilagineuses (EPS). Le coût direct total des traitements « antifouling » dans le monde se chiffre à 3 billions de dollars.
Parallèlement à leur écologie, les diatomées sont également intéressantes pour l’évolution car leurs génomes sont le résultat d’une fusion de 3 génomes dérivés de leurs ancêtres cyanobactérien et eucaryotes. De plus, elles ont différentes applications en biotechnologie : en nanotechnologie pour leur silice, comme aliment en aquaculture et en tant que biofacteur pour la production de molécules d’intérêt comme les acides gras de type omega-3.

Les informations quant à l’expression génique en réponse aux signaux environnementaux, associées aux alignements de séquences ESTs des génomes des deux diatomées T. pseudonana et P. tricornutum fourniront les informations de base pour étudier les questions importantes de la biologie des diatomées, par exemple :

• La fixation du carbone : les diatomées sont les principaux fixateurs de carbone en milieu marin. L’annotation du génome de diatomée permettra de fournir l’information sur les mécanismes de fixation du carbone et de déterminer si elles fixent le CO2 via un cycle en C4 ou en C3.
• L’acquisition des nutriments et leurs assimilations : les nutriments limitant la productivité primaire des diatomées sont le nitrate, le phosphate, la silice et le fer. L’annotation du génome aidera à déterminer les voies d’acquisition et d’assimilation associées et fournira des informations sur les mécanismes de formation de la paroi cellulaire des diatomées qui est composée de silice.
• La vie et la mort dans les océans : les diatomées traversent communément des périodes de bloom et de crash. Très peu de choses sont connues sur la division cellulaire et le cycle de la vie des diatomées, ni sur les forces biotiques et abiotiques qui stimulent le développement de bloom.
• Adhésion et motilité : Le « Biofouling » résulte de l’adhésion sur des surfaces inertes par la production de substances polymériques extracellulaires (EPS). L’EPS contribue également à la « neige marine », processus de sédimentation en masse du carbone fixé. Les voies de biosynthèses et leurs régulations associées sont largement inconnues.

De plus les connaissances sur les gènes de Phaeodactylum tricornutum faciliteront l’utilisation de cet organisme comme cellule potentielle pour l’expression de gènes d’autres algues brunes, intéressants pour l’industrie.