Catalyseur du progrès médical et biotechnologique : Les algues bleu-vert sont-elles les petites superstars de demain ?

Sont représentés le Dr Michelle Gehringer (à gauche) et sa maîtresse de conférence Katharina Ebel (à droite). La photo peut être utilisée gratuitement dans le cadre d'une couverture médiatique. (Source : TUK/Koziel)

Les cyanobactéries sont plus anciennes que l'humanité et jouent un rôle central dans le cycle des substances de la Terre : elles fixent le dioxyde de carbone et produisent de l'oxygène par photosynthèse. Le potentiel encore inexploité des algues bleu-vert, veut maintenant prouver une équipe de chercheurs de la TU Dresden, en collaboration avec le Dr Michelle Gehringer de la TU Kaiserslautern ainsi que des scientifiques de la Hochschule Kaiserslautern. Ils déchiffrent le génome de ces micro-organismes pour déterminer si et comment ils peuvent être utilisés comme producteurs de substances actives précieuses à des fins économiques et médicales. À cet effet, l'équipe a obtenu l'une des bourses de séquençage très convoitées du Joint Genome Institute (JGI), USA.

Pour l'œil humain, les cyanobactéries se manifestent par exemple lors de la prolifération algale due à la chaleur à la surface des lacs de baignade. De plus, elles forment aussi des croûtes visibles ou des revêtements colorés sur la roche ou au sol, ou vivent en symbiose avec des plantes. Ce qui les rend si précieux dans la nature : « Les algues bleu-vert ont colonisé la Terre avant même les plantes et ont grandement contribué à l’émergence de la vie telle que nous la connaissons », explique le Dr Michelle Gehringer, qui dirige le groupe de recherche en microbiologie géo- et environnementale à la TUK. « Grâce à leur capacité à effectuer la photosynthèse, elles ont déclenché ce qu’on appelle la ‘catastrophe de l’oxygène’. Ainsi, en un seul coup, de grandes quantités d’oxygène ont été libérées dans l’atmosphère. »

Gehringer étudie les cyanobactéries depuis plus de 20 ans. « Pendant ma thèse en Afrique du Sud, j’ai déjà commencé à étudier les algues bleu-vert et les métabolites secondaires qu’elles libèrent », raconte la scientifique née en Angleterre. « On connaît, par exemple, des substances toxiques pour les animaux et les humains, qui se retrouvent dans l’eau lors d’une prolifération algale. Mon intérêt portait particulièrement sur la question de savoir comment et dans quelles conditions environnementales ces organismes produisent ces soi-disant métabolites secondaires. » Depuis, l’attention de la chercheuse se porte sur la diversité biologique des algues bleu-vert et, par conséquent, sur leur capacité d’adaptation à des conditions climatiques extrêmes. Elle a aujourd’hui étudié un grand nombre de souches dans la nature, cultivé en laboratoire, et a finalement constitué une « collection » qu’elle a emmenée à la TU Kaiserslautern.

Utiliser les algues bleu-vert comme des « usines à principes actifs »

La capacité des algues bleu-vert à produire, en plus des substances essentielles à leur métabolisme, d’autres composés biologiquement actifs, est désormais mise à profit par Gehringer en collaboration avec ses collègues chercheurs dans le cadre du projet génomique. Dans un premier temps, l’équipe déchiffre le génome de 40 souches de cyanobactéries afin d’évaluer tout leur potentiel en substances naturelles. En utilisant des méthodes de biologie synthétique et de biotechnologie, les informations recueillies seront ensuite exploitées pour la découverte ciblée de nouvelles molécules actives. Ultimement, il s’agit de comprendre comment et dans quelles conditions il est possible pour ces algues de produire à grande échelle des candidats à des substances utiles et économiquement importantes. Face à la résistance croissante aux antibiotiques et aux pandémies virales, les chercheurs espèrent obtenir des connaissances déterminantes pour le progrès médical.

Parce que Gehringer connaît les cyanobactéries, ou « héros méconnus » de l’histoire de la Terre, comme personne, le Dr Paul D’Agostino et le Prof. Dr. Tobias Gulder (du département de biochimie technique à la TU Dresden et principaux demandeurs du projet génomique) l’ont intégrée à l’équipe. Leur tâche dans le projet : avec leur étudiante en master Katharina Ebel, ils préparent un tiers des souches bactériennes étudiées dans le projet afin que le JGI puisse ensuite déterminer les séquences d’ADN. Elle étudie également comment optimiser les conditions de production pour que les cyanobactéries puissent donner leur plein rendement.

« Ce projet correspond très bien aux axes de recherche de notre département », résume Gehringer. « Une interface particulière existe avec le groupe de recherche de la Prof. Nicole Frankenberg-Dinkel, qui étudie notamment les pigments responsables de la photosynthèse chez les cyanobactéries. En tête, le chlorophylle f, pigment rouge induit par la lumière, qui permet aux cyanobactéries de produire de l’oxygène même à l’ombre. »

Questions répondues :

Dr Michelle Gehringer
Tél. : 0631 205-2199 / 0174 9173561
E-mail : mgehring@bio.uni-kl.de