Une limace de mer fabrique de la chlorophylle !

La limace de mer Elysia chlorotica, qui vit dans les eaux de la côte est des Etats-Unis, est connue pour voler les gènesgènes et les organitesorganites photosynthétiques de sa proie, l'algue Vaucheria litorea. On parle de kleptoplastie, c'est-à-dire littéralement de vol de plastes (organites comme les chloroplastes). Ce gastéropode opisthobranche de l'ordre des sacoglosses, qui a perdu sa coquille, stocke ensuite ces chloroplastes par endosymbioseendosymbiose dans les cellules de son tube digestiftube digestif ramifié à la manière des nervures d'une feuille.

De nombreux animaux sont connus pour utiliser des micro-organismesmicro-organismes photosynthétiques pour leur propre bénéfice, comme les coraux ou encore, chez les mollusques, les fameux bénitiers (tridacnes).

Plante ou animal ? Une voleuse, en tout cas !

Cependant, chez ces organismes hôtes, les cellules de leurs symbiontes restent entières. Chez Elysia chlorotica, en revanche, ces cellules sont détruites et les chloroplastes sont intégrés dans les propres cellules de la limace de mer. Ces kleptoplastes peuvent alors rester actifs pendant presque un an, soit à peu près la duréedurée de vie de cet organisme.

Ces chloroplastes, grâce à la photosynthèsephotosynthèse, apportent une quantité importante de nutrimentsnutriments. Les chercheurs ont en effet démontré qu'une jeune limace de mer n'avait besoin de manger qu'une seule fois dans sa vie après avoir dévoré des Vaucheria litorea. Il faut pour cela qu'elle dispose de sources de chlorophyllechlorophylle, de lumièrelumière et des éléments chimiqueséléments chimiques nécessaires à la photosynthèse.

Pourtant, si les chloroplastes ont leur propre génomegénome, celui-ci n'est pas suffisant pour les maintenir ad vitam aeternam. Leur co-évolution au sein des végétaux s'est en effet accompagnée du transfert de certains gènes vers le noyau des cellules végétales.

En 2007, Sidney Pierce avait déjà découvert des gènes liés à la photosynthèse, y compris dans des œufs de limace de mer, donc avant toute consommation d'algues. Ses dernières recherches ont mis en évidence un plus grand nombre de gènes d'origine algale, dont certains codent pour des enzymesenzymes impliquées dans la synthèse de la chlorophylle. Il y a donc eu aussi transfert de gènes des kleptoplastes vers le noyau des cellules de cet animal.

Elysia chlorotica et son apparence de feuille, une plante ou un animal ? © Plant Physiology

De la chlorophylle made in Elysia

L'équipe de Sidney Pierce de l'Université de Floride du Sud a utilisé des traceurs radioactifs pour traquer l'origine de la chlorophylle d'Elysia chlorotica. La question était de savoir si ce transfert de gènes était suffisant pour permettre à ces animaux de créer eux-mêmes leur chlorophylle, tâche normalement dévolue aux chloroplastes.

Les chercheurs ont donné un acide aminéacide aminé nécessaire à la production de chlorophylle et marqué par un atomeatome de carbonecarbone radioactif à des individus n'ayant plus mangé d'algues depuis 5 mois, et dont toute trace d'algue, hormis les chloroplastes, avait été éliminée. Les animaux ont ensuite été exposés à un bain de soleilsoleil ou au contraire maintenus dans l'obscurité (lot témoin).

A l'issue de ce traitement, il est apparu que les limaces de mer exposées à la lumière possédaient des moléculesmolécules de chlorophylle a contenant le carbone radioactif alors que ce n'était pas le cas de celles maintenues dans le noir. Cette chlorophylle marquée a donc bien été synthétisée par la limace de mer !

La preuve est donc faite : Elysia chlorotica est le premier animal connu capable de synthétiser de la chlorophylle. Cette capacité proviendrait d'une longue co-évolution entre l'animal et sa proie, marquée par le vol de gènes. L'étude devrait paraître prochainement dans la revue scientifique Symbiosis.