Les algues brunes (Phaeophyceae ou Phéophycées) sont des végétaux pluricellulaires marins de tailles diversifiées – de l'échelle microscopique à plusieurs dizaines de mètres – qui jouent un rôle crucial dans la séquestration du carbone et la résilience des écosystèmes côtiers. Ce sont également les macroalgues les plus cultivées, la première étant saccharina japonica (kombu) et la seconde Undaria pinnatifida (wakamé).
La plus grande des algues brunes, Macrocystis pyrifera, s'accroche au fond rocheux à l'aide de solides crampons tandis que ses frondes (ou lames) se maintiennent dans la colonne d'eau jusqu'à la surface, grâce à des « flotteurs » en forme de poires. Elle forme ainsi, près des côtes, des herbiers, voire de véritables « forêts sous-marines », abritant divers écosystèmes.
Une histoire qui remonte à 450 millions d'années
Plus que les autres algues, les algues brunes ont développé des « organes » spécialisés tels que des crampons, un stipe (tige ligneuse) ou des frondes, qui évoquent racines, troncs ou feuilles. Cependant, l'évolution génomique de ce groupe, très éloigné des animaux et des plantes terrestres, demeure mal comprise.
Pour combler cette lacune, les chercheurs du consortium ont analysé 60 génomes couvrant les principaux ordres d'algues brunes.
- L'émergence des algues brunes, il y a environ 450 millions d'années, a été suivie d'une évolution génomique rapide, marquée par l'acquisition de nouveaux gènes et la mise en place de voies métaboliques essentielles pour l'adaptation aux environnements côtiers. En particulier, la synthèse d'un biopolymère (alginate) a conféré aux parois cellulaires des algues la flexibilité qui leur permet de résister aux courants marins. D'autres adaptations ont permis l'adhésion des algues aux substrats rocheux.
- Le groupe a ensuite connu une diversification rapide, favorisée par la séparation des continents notamment, qui s'est accompagnée de la perte de gènes – un processus observé également chez les animaux et les plantes terrestres.
- Les insertions de génomes de grands virus de la famille des Phaeovirus ont été remarquablement variées et persistantes chez les algues brunes et semblent avoir eu un impact significatif sur l'évolution du groupe.
L'ensemble des données génomiques est accessible via la plateforme Phaeoexplorer.
Ces travaux, financés par l'infrastructure de recherche France Génomique, ouvrent des perspectives importantes pour la conservation et l'exploitation durable des algues brunes, avec des applications potentielles dans la lutte contre le changement climatique et la promotion de pratiques de mariculture écologiquement responsables.