Lauren Howe-Kerr de l’Université Rice, à gauche, et Adrienne Correa ont découvert que les algues symbiotes trouvées sur les coraux en Polynésie française sont capables de se reproduire via la mitose et le sexe. Cela pourrait faciliter le développement d’algues qui protègent mieux les récifs coralliens des effets du changement climatique. Crédit : Brandon Martin/Université Rice
La découverte des biologistes du riz peut être utilisée pour aider les récifs menacés par le climat à survivre pour l’instant.
Un temps un peu plus sexy pour les symbiotes pourrait aider les récifs coralliens à survivre aux épreuves du changement climatique. Et cela, à son tour, pourrait nous aider tous.
Chercheurs de l’Université Rice et de l’Institut espagnol d’océanographie connaissaient déjà l’importance des algues connus sous le nom de dinoflagellés pour la santé du corail à mesure que les océans se réchauffent, et ont maintenant confirmé que les minuscules créatures se multiplient non seulement en se divisant en deux, mais peuvent également se reproduire par le sexe.
Cela, selon la biologiste marine de Rice Adrienne Correa et l’étudiante diplômée Lauren Howe-Kerr, ouvre la voie à la sélection de souches de symbiotes de dinoflagellés qui servent mieux leurs partenaires coralliens.
Les dinoflagellés contribuent non seulement aux superbes couleurs des coraux, mais surtout, ils aident également à nourrir leurs hôtes en convertissant la lumière du soleil en nourriture.
“La plupart des coraux durs ne peuvent pas survivre sans leurs symbiotes”, a déclaré Howe-Kerr, “et ces symbiotes ont le potentiel d’aider les coraux à réagir au changement climatique. Ces dinoflagellés ont des temps de génération de quelques mois, tandis que les coraux ne peuvent se reproduire qu’une fois par an.
“Donc, si nous pouvons amener les symbiotes à s’adapter plus rapidement aux nouvelles conditions environnementales, ils pourraient également aider les coraux à survivre à des températures élevées, tandis que nous nous attaquons tous au changement climatique.”
Dans une étude en libre accès dans Nature’s Rapports scientifiques, ils ont écrit que la découverte « ouvre la voie à l’enquête sur les déclencheurs environnementaux » de la sexualité des symbiotes « et peut accélérer l’évolution assistée d’un symbiote corallien clé afin de lutter contre la dégradation des récifs ».
Un corail du type étudié par les scientifiques de l’Université Rice est protégé par des dinoflagellés (en médaillon), des algues qui transforment la lumière du soleil en nourriture pour nourrir et protéger les récifs. L’étude a montré que les algues sont capables de se reproduire via le sexe, ouvrant la voie à une évolution accélérée des souches qui peuvent mieux protéger les coraux des effets du changement climatique. Crédit : Encart par Carsten Grupstra/Rice University ; image de corail par Andrew Thurber/Oregon State University
Pour mieux comprendre les algues, les chercheurs de Rice ont contacté Rosa Figueroa, chercheuse à l’Institut espagnol d’océanographie qui étudie les cycles de vie des dinoflagellés et est l’auteur principal de l’étude.
“Nous lui avons parlé du système corail-algues et elle nous a parlé du sexe chez d’autres dinoflagellés, et nous avons formé une collaboration pour voir si nous pouvions détecter le sexe des symbiotes sur les récifs”, a déclaré Howe-Kerr.
« Dans les ensembles de données génomiques des dinoflagellés coralliens, les chercheurs verraient tous les gènes dont les symbiotes coralliens devraient avoir besoin pour se reproduire sexuellement, mais personne n’avait pu voir les cellules réelles dans le processus », a déclaré Correa, professeur adjoint de biosciences. “C’est ce que nous avons eu cette fois.”
La découverte fait suite à un échantillonnage dans les récifs coralliens de Moorea, en Polynésie française, en juillet 2019, puis à l’observation des algues à l’aide de microscopes confocaux avancés qui permettent une meilleure visualisation des structures tridimensionnelles.
Une cellule tétrade de dinoflagellé qui se divisera bientôt en quatre cellules distinctes, capturée par des scientifiques de l’Université Rice à l’aide d’un microscope confocal. Les quatre noyaux de la cellule sont représentés en rouge. Des chercheurs de Rice et en Espagne ont déterminé à partir d’expériences que ces symbiotes, prélevés sur une colonie de corail à Moorea, en Polynésie française, sont capables de se reproduire à la fois par mitose et par sexe. Crédit : Correa Lab/Rice University
“C’est la première preuve que ces symbiotes, lorsqu’ils sont séquestrés dans des cellules de corail, se reproduisent sexuellement, et nous sommes excités parce que cela ouvre la porte à la découverte des conditions qui pourraient favoriser le sexe et comment nous pouvons l’induire,” Howe- dit Kerr. “Nous voulons savoir comment nous pouvons tirer parti de ces connaissances pour créer plus de variation génétique.”
« Parce que la progéniture des algues en division n’hérite que ADN à partir de leur seule cellule mère, ce sont essentiellement des clones qui n’ajoutent généralement pas à la diversité d’une colonie. Mais la progéniture sexuelle obtient l’ADN de deux parents, ce qui permet une adaptation génétique plus rapide », a déclaré Correa.
Les populations de symbiotes qui deviennent plus tolérantes au stress environnemental au cours de l’évolution profiteraient directement au corail, qui protège les côtes à la fois des tempêtes et de leur ruissellement associé.
“Ces efforts sont en cours pour essayer de reproduire des coraux, des symbiotes et tout autre partenaire afin de créer les colonies les plus résistantes au stress possibles”, a déclaré Correa. « Pour les symbiotes coralliens, cela signifie les cultiver dans des conditions stressantes comme des températures élevées, puis propager ceux qui parviennent à survivre.
“Après des générations successives, nous sélectionnerons tout ce qui ne peut pas tolérer ces températures”, a-t-elle déclaré. “Et maintenant que nous pouvons voir qu’il y a du sexe, nous pouvons faire beaucoup d’autres expériences pour savoir quelle combinaison de conditions fera que le sexe se produise plus souvent dans les cellules. Cela produira des symbiotes avec de nouvelles combinaisons de gènes, et certaines de ces combinaisons correspondront, espérons-le, à la thermotolérance ou à d’autres traits que nous souhaitons. Ensuite, nous pouvons ensemencer des bébés des espèces de coraux qui hébergent cette diversité de symbiotes et utiliser ces colonies pour restaurer les récifs. »
Référence : « Preuve directe de sexe et hypothèse sur la méiose chez les Symbiodiniaceae » par RI Figueroa, LI Howe-Kerr et AMS Correa, 22 septembre 2021, Rapports scientifiques.
DOI : 10.1038 / s41598-021-98148-9
La recherche a été soutenue par le ministère espagnol de la Science et de l’Innovation et le projet de la Communauté européenne (DIANAS-CTM2017-86066-R), une subvention Lewis et Clark de l’American Philosophical Society, une bourse d’études à l’étranger Wagoner, la National Science Foundation (1635798 ) et une bourse de recherche en début de carrière du Gulf Research Program de la National Academy of Sciences (200009651).
