Étude de l’émergence des algues brunes par une étude génomique
Les algues brunes sont des espèces clés des écosystèmes côtiers, formant souvent de vastes forêts sous-marines, qui sont fortement menacées par le changement climatique. Malgré leur importance écologique et évolutive, ce groupe phylogénétique, qui est très éloigné des animaux et des plantes terrestres, est encore mal caractérisé au niveau du génome.
Nous analysons ici 60 nouveaux génomes comprenant des espèces de tous les principaux ordres d'algues brunes. L'analyse comparative de ces génomes indique l'occurrence de plusieurs événements majeurs coïncidant approximativement avec l'émergence de la lignée des algues brunes. Il s'agit notamment d'un gain marqué de nouvelles familles de gènes orthologues, d'un réarrangement accru des domaines protéiques, d'événements de transfert horizontal de gènes et de l'acquisition de nouvelles molécules de signalisation et de voies métaboliques. Ces dernières comprennent des enzymes impliquées dans des processus emblématiques des algues brunes tels que la biosynthèse de la matrice extra-cellulaire à base d'alginate et la biosynthèse des halogènes et des phlorotannins.
Ces premières innovations génomiques ont permis l'adaptation des algues brunes à leurs habitats intertidaux. La diversification ultérieure des ordres d'algues brunes a eu tendance à impliquer la perte de familles de gènes, et des caractéristiques génomiques ont été identifiées en corrélation avec l'émergence de différences dans la stratégie du cycle de vie, la structure flagellaire et le métabolisme des halogènes.
L'analyse des schémas micro-évolutifs au sein du genre Ectocarpus indique que les flux génétiques profonds entre espèces peuvent être un facteur important de l'évolution du génome à des échelles de temps plus récentes. Enfin, nous montrons que l'intégration de grands génomes viraux a eu un impact significatif sur le contenu du génome des algues brunes et nous proposons que ce processus ait persisté tout au long de l'histoire évolutive de la lignée.