Site du Genoscope

Soumission de projet de séquençage

webmaster — 2006-11-27T20:06:50Z

Nov 2006 -Le génome de la paramécie dévoile des mécanismes d'évolution des espèces.

webmaster — 2006-11-27T20:38:38Z

A l'initiative d'une équipe du Centre de Génétique Moléculaire, des chercheurs du CNRS et du Genoscope - Centre national de séquençage viennent de décrypter le génome de la paramécie, un organisme unicellulaire d'un intérêt considérable en biologie évolutive. Grâce à la découverte de trois duplications du génome à différentes échelles de temps, ils ont pu évaluer directement les conséquences de ce phénomène sur l'évolution des espèces. Ces résultats paraissent dans la revue Nature du 9 novembre 2006 (en ligne le 1er Novembre 2006).

Les cils de la paramécie, ici marqués en vert, recouvrent toute la cellule et permettent à l'organisme de nager à la recherche des bactéries dont il se nourrit. A droite de l'énorme masse du macronoyau, marqué en bleu clair, on distingue les micronoyaux sous la forme de deux petits points.

(Photo J. Beisson)

La paramécie est l'un des premiers organismes unicellulaires à avoir été observé au microscope. Depuis lors, sa facilité de culture, sa grande taille, et la facilité d'observation de ses fonctions cellulaires variées en ont fait un modèle d'étude privilégié pour les scientifiques. Depuis 50 ans, une petite communauté de biologistes américains, européens et japonais l'utilise pour l'étude de l'organisation cellulaire et de l'hérédité. Des chercheurs du CNRS et du Genoscope - Centre national de séquençage ont réalisé le décryptage du génome somatique¹ de la paramécie et découvert qu'il possède près de 40 000 gènes, contre "seulement" 25 000 pour l'homme. Ils ont ensuite démontré que ce patrimoine exceptionnel résultait d'au moins trois duplications successives de tout le génome. Les duplications de génome sont des évènements rares mais qui se sont produits de manière récurrente au cours de l'évolution des eucaryotes². Depuis longtemps, on postulait qu'elles pouvaient être à l'origine de transitions évolutives majeures, car le doublement du nombre de gènes offre un large potentiel d'innovation, et donc d'adaptation des espèces. L'analyse du génome et l'observation de ces trois duplications à différentes échelles de temps ont permis aux chercheurs de dégager trois conclusions sur l'évolution des espèces :

Conformément à de précédentes observations sur d'autres génomes, il semble que le destin de la plupart des gènes dupliqués soit de perdre une des deux copies, progressivement, le processus pouvant se prolonger sur plusieurs millions d'années

L'hypothèse stipulant qu'une duplication de génome peut conduire à la création explosive de nouvelles espèces est validée. En effet, la paramécie fait partie d'un groupe de 15 espèces génétiquement distinctes mais identiques dans leur morphologie et leurs niches écologiques. Or, la datation de la duplication du génome la plus récente révèle qu'elle a eu lieu juste avant l'apparition de ce complexe de 15 espèces jumelles.

La dernière conclusion, cette fois inattendue, est que la rétention de gènes en deux copies suite à une duplication ne reflète pas l'acquisition de nouvelles fonctions mais des besoins d'équilibre entre les différents composants de la machinerie cellulaire. En effet, la plupart des gènes codent pour des protéines qui interagissent avec d'autres protéines pour assurer des activités cellulaires spécifiques au sein de réseaux. Changer la quantité d'une protéine relativement à celles des autres compromet donc ces activités. Après une duplication, les gènes codant les protéines en interaction sont maintenus en deux copies et le retour à l'état initial par la perte d'une copie n'est possible que très progressivement, suite à l'accumulation de mutations qui affectent le niveau d'expression des gènes. Des fonctions nouvelles apparaissent bien, mais à des échelles de temps encore plus longues. Cette avancée a été rendue possible grâce au Groupement de recherche européen (GDRE) Paramecium genomics composé de laboratoires français, allemands et polonais, mis en place en 2002 par le Centre de génétique moléculaire. Suite à ces travaux, ce GDRE, est déjà engagé à explorer la fonction des gènes retenus en deux copies après les différentes duplications de génome. Le séquençage, réalisé au Genoscope, a été financé par le Consortium National de Recherche en Génomique.

Références :
Base de données de la biologie et du génome de la paramécie : http://paramecium.cgm.cnrs-gif.fr
Pour parcourir le génome de la paramécie : http://www.genoscope.cns.fr/paramecie

Contacts :
Chercheur :
CNRS
Jean Cohen
T 01 69 82 43 73
[Email]

Genoscope
Patrick Wincker
T 01 60 87 25 68
[Email]

Presse :
CNRS
Isabelle Bauthian
T 01 44 96 46 06
isabelle.bauthian@cnrs-dir

Genopole
Bénédicte Robert
T 01 60 87 83 10
[Email]

¹ Seuls parmi les eucaryotes unicellulaires, les ciliés, dont fait partie la paramécie, possèdent deux noyaux : l'un pour les fonctions germinales (sexualité), l'autre pour les fonctions somatiques (fonctionnement de l'organisme).

² Les eucaryotes sont les organismes uni- ou pluricellulaires possédant, entre autres organites, un noyau contenant l'ADN. On les oppose aux procaryotes.

Thèses

bbaude, sophie nicaud — 2009-04-16T14:44:36Z

> Propositions de thèses 2010-2011

> Thèses soutenues

Pour les enseignants et les étudiants

sophie nicaud — 2006-11-28T19:39:41Z

Foire aux questions

sophie nicaud — 2006-11-28T19:40:12Z

For teachers and students

sophie nicaud — 2006-11-28T19:45:57Z

Sequencing strategies
At present, there are two strategies for sequencing large genomes :

Whole genome shotgun sequencing
Clone-by-clone sequencing

Sequencing steps
In the context of large whole genome projects, the production of sequence data at Genome is performed as a four-step process :

Extraction of DNA
Cloning
Sequencing
Annotation of the sequences

FAQ

sophie nicaud — 2006-11-28T19:46:47Z

sophie nicaud — 2006-11-28T19:49:55Z

Parliamentary office for the evaluation of scientific and technological choices (link)
Public hearing of March 28, 2007

In the context of the contributions of science and technology to sustainable development, Senators Pierre Lafitte and Claude Saunier invited several scientific personalities to respond to their questions. Jean Weissenbach, Director of Genoscope, participated in the Round Table, “Sustainable development of biodiversity: How biodiversity can can continue to be a source of the indispensable and diversified services furnished by ecosystems, and become the future toolbox for the 4th industrial revolution?” The following is an extract of his intervention:
“...I will mainly discuss the importance of microbial diversity in a certain number of applications, notably in the field of chemistry. As has been emphasized, we still do not know the number of microbial species which exist. Nevertheless, this figure is not as important as the biological functions that these microbes are capable of performing. Here again we have no inventory; this will require a considerable scientific effort. A few days ago Craig Venter published a list of seven million genes of microbial origin; we do not know the function of half of these, although it is likely that they are involved in bioconversions. These bioconversions are essential for the chemistry of the future. Since these bioconversions will not longer be based on petroleum, this will necessitate the the use of catalysts for a complete series of chemical reactions that at present can only be carried out by nature. When we ask chemists to use enzymes, they very often reply that they know nothing about them. In fact, when I heard this type of reply a few weeks ago during a meeting of the National Research Agency, I was particulary disturbed to note that our chemist colleagues are still thinking in very classical terms. It is the same with our industrialists—the only way to to convince them was to propose “turnkey” solutions, i.e. to place all the research efforts on the scientists. However, at present the situation of biochemical research in France is cause for concern. Biochemistry has effectively been replaced by molecular biology, which I represent. At the moment, students don't want to hear about biochemistry or metabolism. It is therefore essential for us to reverse this tendancy, by taking inspiration from our neighbors like Germany, which still has a very satisfactory level of biochemistry. Also, its chemical industry is paying a lot of attention to bioconversion. It is the same in the United States. We must therefore make major efforts to encourage the industrialists and the political institutions to relaunch research in these domains.”

Actes de l'audition du 28 mars 2007

Articulo par los investigadores

webmaster — 2006-11-28T21:31:03Z

- Para los investigadores

articulo para los profesores y estudiantes

webmaster — 2006-11-28T21:31:35Z

- Para los profesores y estudiantes