Tara Oceans : découverte de plus de 100 millions de gènes

Poursuivant l’analyse et l’exploitation de la plus grande base de données établie sur l’écosystème planctonique, les équipes du CEA, CNRS, EMBL et ENS, entre autres, viennent de franchir une nouvelle étape en analysant l’expression de plus de 100 millions de gènes appartenant à des organismes complexes allant des algues microscopiques aux petits animaux planctoniques.

Ces équipes ont montré que des gènes très différents s’expriment selon la température de l’eau ou la concentration en nutriments des zones océaniques étudiées. La moitié de ces gènes est inconnue, ce qui indique que l’océan, étant déjà un formidable réservoir de biodiversité, recèle en même temps un énorme potentiel de fonctions génétiques à découvrir. En utilisant des méthodes d’isolement et de caractérisation de cellules isolées, les chercheurs ont pu explorer plus spécifiquement le rôle des gènes présents dans ce compartiment peu étudié, incultivé mais très abondant du plancton, premier maillon d’une longue chaîne alimentaire. Ces résultats font l’objet de deux articles publiés dans la revue Nature Communications les 22 et 25 janvier 2018.

Le plancton est composé d’organismes très différents dont les plus simples (bactéries, virus…) commencent à être connus génétiquement, grâce entre autres aux travaux précédents de Tara Oceans. En revanche, les organismes plus complexes, tels les algues, les parasites ou les animaux microscopiques sont beaucoup moins connus, alors qu’ils représentent la grande majorité des espèces dans l’océan. Base de la chaîne alimentaire dans les océans, le plancton constitue le plus vaste écosystème de la planète, et assure le bon fonctionnement des cycles biogéochimiques essentiels pour la survie des organismes, y compris nous-mêmes. Composé de millions d’espèces différentes, la complexité du plancton représente un défi considérable pour la compréhension de ces flux de matière et d’énergie, dont dépend toute vie sur terre.

Le plus grand catalogue de gènes liés à un écosystème

Pour combler cette lacune, et définir les conditions d’expression de ces gènes, des chercheurs du Genoscope au CEA, du CNRS, de l’EMBL et de l’ENS, viennent d’établir le plus grand catalogue de gènes jamais assemblé pour un écosystème planétaire. Composé d’environ 117 millions de séquences différentes, ce catalogue a été établi grâce à l’isolement des gènes exprimés dans plus de 400 échantillons collectés au cours de l’expédition. Cette approche de séquençage massif d’ADN sans isolement d’organismes est dite de métatranscriptomique. Elle a permis d’observer des gènes s’exprimant dans des conditions écologiques particulières. Elle permet par exemple, de montrer que de nombreux organismes utilisent des réponses génétiques différentes selon la concentration en fer dans l’environnement. Les chercheurs ont pu déterminer les gènes impliqués selon les groupes d’espèces.