La croissance des algues suit le modèle du sablier
Le stade mi-embryonnaire est étonnamment similaire chez les animaux, les plantes et les algues, révélant les étapes cruciales communes dans l'évolution des formes de vie complexes
Des observations récentes faites par des chercheurs de l'Institut Max Planck de biologie de Tübingen et de l'Université de Dundee sur des algues brunes révèlent que l'embryogenèse se déroule selon le même modèle en sablier que celle des animaux et des plantes. Le "modèle du sablier" du développement des organismes multicellulaires suggère que les embryons d'un même phylum présentent des différences morphologiques et moléculaires aux stades les plus précoces et les plus tardifs, mais qu'ils se ressemblent au milieu de la période embryonnaire. Le suivi des stades de développement des algues brunes démontre aujourd'hui que les processus régissant le développement des organismes multicellulaires complexes sont plus universels qu'on ne le pensait, ce qui permet de mieux comprendre l'évolution de la vie multicellulaire.
Les embryons d'algues passent par un goulot d'étranglement au milieu de l'embryon, comme chez les animaux et les plantes, caractérisé par une conservation morphologique et moléculaire.
© Jaruwatana Sodai Lotharukpong / Max-Planck-Institut für Biologie Tübingen
Il serait facile de distinguer un poulet, un poisson ou un éléphant. Pourtant, au cours des premiers stades de leur développement, ces espèces présentent des similitudes frappantes. Bien que leurs embryons aient des origines distinctes et se développent en espèces de caractéristiques et de tailles différentes, à un moment particulier de leur croissance, ils passent par un goulot d'étranglement étroit dans le développement, où leurs cellules sont presque identiques. Ce modèle en sablier de l'évolution embryonnaire suppose que les espèces présentent une variabilité significative aux stades précoces et tardifs du développement, tandis qu'une phase mi-embryonnaire reste remarquablement conservée. Ce modèle a été observé chez les animaux, les plantes et les champignons. Jusqu'à présent, sa présence dans les algues brunes n'avait pas été étudiée.
Les algues brunes représentent la troisième lignée la plus complexe du point de vue du développement, comparable à certaines plantes en termes de sophistication des schémas de développement. Ce sont des organismes photosynthétiques complexes dont l'histoire évolutive est différente de celle des plantes vertes. Par exemple, les algues brunes n'ont pas de véritables racines, tiges ou feuilles. Pourtant, elles ont évolué vers des structures multicellulaires complexes analogues, indépendamment des plantes.
Susana Coelho, directrice du département "Développement et évolution des algues", a souligné les difficultés que pose la collecte des espèces dans le cadre de la recherche sur les algues : "Elles ne sont fertiles qu'en hiver. Nous avons affronté des tempêtes pour rassembler les adultes sur les côtes rocheuses de Bretagne et les élever en laboratoire".
Activité génétique
La dernière étude réalisée par des biologistes de l'Institut Max Planck de biologie de Tübingen révèle une structure en sablier chez l'algue brune Fucus, ce qui permet de mieux comprendre l'évolution de la multicellularité. Les scientifiques apprennent comment les cellules et les tissus se développent au fil du temps en étudiant le transcriptome, une bibliothèque de tous les gènes actifs à un moment donné.
"Il est étonnant de découvrir une étape conservée dans l'embryogenèse de l'algue brune, où des gènes anciens sont exprimés de la même manière que dans les embryons animaux et végétaux. C'est la caractéristique du modèle du sablier, qui s'applique à toutes les formes de vie complexes", commente Jaruwatana Sodai Lotharukpong, premier auteur de l'étude et chercheur doctorant.
L'étude montre que les embryons de Fucus présentent une plus grande variabilité entre les stades de développement précoces et tardifs. En même temps, la période mi-embryonnaire est cruciale pour l'établissement du plan corporel de l'organisme adulte. Ce schéma reflète les processus de développement observés chez d'autres eucaryotes multicellulaires, ce qui confirme que certains stades de développement sont essentiels pour l'évolution de la complexité des formes de vie.
"Il est rare de trouver des modèles généraux dans l'arbre de la vie. Nous avons maintenant trouvé un principe commun qui aide à expliquer comment les processus de développement évoluent à travers des lignées indépendantes d'organismes multicellulaires complexes", a ajouté M. Lotharukpong.
Des gènes pour les plans corporels des algues brunes
L'équipe de recherche continue d'explorer les gènes et les réseaux de gènes qui sous-tendent les divers plans corporels des algues brunes.
"Les résultats révèlent que le modèle de développement en sablier joue un rôle essentiel dans la formation de plans corporels complexes. Il est essentiel de comprendre ce modèle pour mieux comprendre comment les organismes de l'arbre de la vie parviennent à se développer et à maintenir un corps multicellulaire sain", explique le Dr Hajk-Georg Drost, qui travaillait au département de biologie moléculaire de Tübingen et qui est aujourd'hui professeur associé de biologie numérique et membre de la Royal Society Wolfson Fellow à l'université de Dundee.
Cette découverte enrichit notre compréhension de la biologie fonctionnelle des algues brunes et de l'évolution des systèmes multicellulaires complexes. Elle souligne l'importance d'étudier diverses formes de vie pour découvrir les principes fondamentaux et les complexités de l'évolution. Cette recherche nous rappelle les liens complexes qui unissent tous les organismes vivants.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
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