De nouveaux acteurs épigénétiques identifiés chez les algues brunes

Les algues brunes ou Phaeophyceae sont des producteurs marins essentiels, aujourd’hui gravement menacés par le changement climatique. Elles constituent des forêts sous-marines qui fournissent un abri et des nutriments à de nombreuses espèces marines. Ainsi, elles structurent ces habitats, contribuent à la productivité marine côtière et servent de refuge et de source de nourriture pour de nombreuses espèces marines. Les algues brunes constituent une lignée d’organismes marins apparue il y a environ 450 millions d’années.

Depuis leur apparition, ces algues ont progressivement acquis des caractéristiques qui leur ont permis d’évoluer et d’occuper aujourd’hui une place primordiale dans les forêts sous-marines. Toutefois, leur génome et leur épigénome restent encore méconnus pour appréhender les mécanismes de leur évolution.

Dans le cadre d’une étude menée par un consortium international de scientifiques (PhaeoExplorer), auquel participe l'unité en Sciences Biologiques et Biotechnologies (US2B), les génomes de nombreuses espèces de Phaeophyceae ont été séquencés. Les données génomiques ont été analysées pour étudier l’origine et l’évolution des principales caractéristiques de ces algues. Combinée à la publication de plusieurs génomes de collection d’algues rouges et vertes, ces ressources génomiques ont permis de révéler de nouveaux acteurs épigénétiques clés, les histones et leurs variants.
 

Trois nouveaux variants d’histone

Les histones composent la partie protéique du nucléosome, qui est la sous-unité de base de la chromatine. Le nucléosome est ainsi constitué d’un tétramère d’histones H3/H4 flanqué par deux dimères d’histones H2A/H2B, entourés par ~147 paires de bases d’ADN. La structure de la chromatine et les modifications épigénétiques qu’elle porte modulent l’accessibilité du génome et son expression. On appelle donc épigénétique l’ensemble de ces mécanismes qui jouent un rôle crucial dans la différentiation cellulaire, la production de gamètes ou encore les réponses d’adaptation à l’environnement. 

Les histones H2A possèdent le plus grand nombre de variants, dont certains sont spécifiques des Mammifères ou des Angiospermes. Les histones algales étaient encore largement méconnues avant cette étude. En combinant des éléments de structure et de séquence, les chercheurs ont identifié trois nouveaux variants d’histone H2A. Deux d’entre eux, les variants H2A.O et H2A.E ont été retrouvés chez des algues brunes, rouges et vertes tandis que la variant H2A.N est spécifique des Phaeophyceae. Cette étude a permis de révéler qu’au cours de l’évolution des algues, l’émergence de ces nouveaux variants d’histones a eu lieu de façon concomitante avec la perte de deux marques épigénétiques répressives pour la transcription : la méthylation de l’ADN et la modification post-traductionnelle H3K27me3 (triméthylation de la lysine 27 de l’histone H3).

Cette étude révèle donc la présence de nouveaux acteurs épigénétiques propres à ces organismes marins et dont la fonction précise reste à déterminer.