CRISPR/Cas9 révèle un gène clé impliqué dans l’évolution de la formation du squelette corallien

De nouveaux travaux dirigés par Phillip Cleves de Carnegie utilisent des outils d’édition du génome CRISPR/Cas9 de pointe pour révéler un gène essentiel à la capacité des coraux durs à construire leurs architectures de récifs. Il est publié dans Actes de l’Académie nationale des sciences.

Les coraux durs sont des invertébrés marins qui construisent de grands squelettes, qui constituent la base des écosystèmes récifaux. Ces hotspots de biodiversité abritent environ un quart des espèces marines connues.

“Les récifs coralliens ont une valeur écologique énorme”, a déclaré Cleves. “Mais ils sont en déclin en raison de l’activité humaine. La pollution par le carbone que nous rejetons dans l’air réchauffe les océans – provoquant des épisodes de blanchissement mortels – et modifie la chimie de l’eau de mer – entraînant une acidification des océans qui entrave la croissance des récifs.”

Au fil du temps, l’excès de dioxyde de carbone libéré dans notre atmosphère par la combustion de combustibles fossiles est absorbé dans l’océan, où il réagit avec l’eau pour former un acide corrosif pour les coraux, les crustacés et d’autres organismes marins.

Les coraux durs sont vulnérables à l’acidification des océans car ils construisent leur squelette par l’accrétion de carbonate de calcium, un processus appelé calcification, qui devient de plus en plus difficile à mesure que le pH de l’eau environnante diminue. En raison de l’importance de la formation du squelette corallien dans la construction des récifs, l’un des principaux axes de recherche a été de comprendre les gènes contrôlant le processus et son évolution dans les coraux.

Depuis plusieurs années, le laboratoire de Cleves utilise la technologie CRISPR/Cas9, lauréate du prix Nobel, pour identifier les processus cellulaires et moléculaires qui pourraient aider à guider les efforts de conservation et de réhabilitation des coraux. Par exemple, ils ont précédemment révélé un gène qui est essentiel à la façon dont un corail réagit au stress thermique – des informations qui peuvent aider à prédire comment les coraux vont gérer les futurs événements de blanchissement.

Maintenant, son équipe, y compris Amanda Tinoco de Carnegie, a utilisé des outils d’édition du génome pour déterminer qu’un gène particulier, appelé SLC4γ, est nécessaire pour que les jeunes colonies de coraux commencent à construire leur squelette. La protéine qu’il code est responsable du transport du bicarbonate à travers les membranes cellulaires. Fait intéressant, SLC4γ n’est présent que dans les coraux durs, mais pas dans leurs parents non squelettiques. Ensemble, ces résultats impliquent que les coraux durs ont utilisé le nouveau gène, SLC4γ, pour faire évoluer la formation du squelette.

“En appliquant des techniques de biologie moléculaire de pointe aux problèmes environnementaux urgents, nous pouvons révéler les gènes qui déterminent les traits écologiquement importants.” Clèves a conclu. “En développant ces outils génétiques pour étudier la biologie des coraux, nous pouvons grandement améliorer notre compréhension de leur biologie et apprendre à monter des efforts de conservation réussis pour ces communautés fragiles.”

Parmi les autres co-auteurs de l’étude figurent Lorna Mitchison-Field de Carnegie, Jacob Bradford et Dimitri Perrin de l’Université de technologie du Queensland, Christian Renicke et John Pringle de l’Université de Stanford et Line Bay de l’Institut australien des sciences marines.