• Océanographie: un mécanisme d’adaptation à la carence en fer, dans des cellules de certaines espèces de phytoplancton marin, a été mis en évidence!____¤201512

     

    Une étude, dont les résultats intitulés «Central role for ferritin in the day/night regulation of iron homeostasis in marine phytoplankton» ont été publiés dans la revue PNAS, a permis de mettre en évidence un mécanisme d’adaptation à la carence en fer dans des cellules de certaines espèces de phytoplancton marin.

     

    Rappelons tout d'abord que «le fer est un élément essentiel au métabolisme des cellules du phytoplancton marin», car il joue un rôle de co-facteur pour de nombreuses protéines impliquées dans des fonctions vitales comme la photosynthèse, la respiration ou encore l’assimilation des nitrates».

     

    Cependant, comme le fer «est aussi un élément toxique lorsqu’il est présent en trop grande quantité à l’intérieur des cellules», au cours de l’évolution, «des mécanismes biochimiques destinés tant à améliorer l’efficacité d’acquisition du fer par les cellules qu’à réguler au mieux son utilisation et son stockage à l’intérieur des cellules» ont été mis en place.

     

    Dans ce cadre, «la ferritine est une protéine présente dans les cellules de très nombreux organismes, de l’homme à la bactérie, qui possède la capacité de stocker de grandes quantités de fer». Il a été ainsi montré «que certaines espèces de phytoplancton possédant la ferritine géraient les apports épisodiques en fer en le stockant pour pouvoir le réutiliser plus tard lorsque les concentrations en fer diminuaient dans le milieu».


    Comme l'analyse des données in situ publiées dans la littérature a fait apparaître «que l’expression du gène de la ferritine était différente entre le jour et la nuit», cette observation a été considérée comme intrigante, car «si la ferritine est impliquée dans le stockage à long terme du fer», on peut se demander pourquoi de tels cycles sont observés à l’échelle de la journée.

     

    Pour tenter de répondre à cette question, différents types d’outils génétiques ont été employés: plus précisément, «des cellules de phytoplancton de l’espèce Ostreococcus tauri ont été modifiées génétiquement, soit pour inactiver leur gène de la ferritine (lignées appelées KO pour knock out), soit pour qu’elles produisent un signal luminescent facilement mesurable quand a lieu la synthèse de la ferritine (lignées appelés des rapporteurs luminescents)».

     

    Les rapporteurs luminescents ont ainsi permis de «confirmer la rythmicité diurne de la synthèse de la ferritine, celle-ci étant synthétisée durant la nuit et se dégradant à la transition nuit – jour». De plus, il est apparu, grâce à l'utilisation du radio-isotope 55Fe «que les molécules de ferritine synthétisées durant la nuit se chargeaient très rapidement en fer».


    L'ensemble des données expérimentales laissent penser que le fer stocké durant la nuit par la ferritine provient «majoritairement de la dégradation, en fin de journée et durant la nuit, d’autres protéines contenant du fer et impliqués dans la photosynthèse et le métabolisme de l’azote» et que «le fer libéré par la dégradation de la ferritine soit re-transféré vers ces mêmes protéines».

     

    L'utilisation d’un KO du gène de la ferritine a prouvé que celle-ci, qui participe «à un mécanisme visant à économiser la demande en fer extérieur de la cellule» (grâce à «la réutilisation du fer à l’intérieur même de la cellule»), confère, dans des conditions limitantes en fer, un avantage compétitif aux cellules qui synthétisent la ferritine par rapport à celles qui ne la synthétise pas.


    Enfin, comme cette étude a également révélé que «l’acquisition de fer extérieur par la cellule est maximale pendant la nuit et semble être, pour une part, régulée par la ferritine», il va falloir à l'avenir «comprendre si cette différence d’assimilation du fer entre le jour et la nuit est liée à des raisons chimiques (différentes formes de fer présentes le jour et la nuit) ou écologiques».

     

     


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