Grâce à des gènes acquis à partir de bactéries, un champignon peut dégrader un hydrocarbure nocif pour l'environnement - et subit un stress considérable dans le processus. Ces résultats de recherche remarquables, qui ont été publiés récemment, ont été obtenus par un groupe de l'Université des ressources naturelles et des sciences de la vie, Vienne (BOKU). Les résultats ont été rendus possibles grâce aux tout derniers équipements d'analyse du génome et du transcriptome, dont l'utilisation est également ouverte aux tiers à la BOKU.
Cladophialophora immunda est peut-être un champignon, mais ce n'est pas un simple champignon ! Cet ascomycète ou champignon sac, qui appartient au groupe des champignons de la levure, a une caractéristique très impressionnante :il peut facilement décomposer le toluène d'hydrocarbure nocif pour l'environnement. Cela fait de C. immunda un excellent outil pour l'assainissement biologique des sols et autres environnements pollués par des hydrocarbures. En utilisant les toutes dernières méthodes de séquençage et un pipeline bioinformatique spécialement développé, Dr Barbara Blasi et Dr Hakim Tafer de l'équipe du Prof. Katja Sterflinger au Département de Biotechnologie (BOKU, Vienne) examiné, pour la première fois, précisément comment le champignon fait cela. Les résultats surprenants de l'étude, qui vient d'être publié dans la revue Rapports scientifiques , révèlent que C. immunda a acquis de nombreux gènes essentiels à la dégradation du toluène à partir de bactéries et, de plus, que la dégradation du toluène va de pair avec un stress énorme, auquel le champignon répond par de nombreuses réactions.
Séquençage rapide et fiable
Les découvertes étonnantes ont également été rendues possibles grâce aux tout derniers séquenceurs, qui sont disponibles dans l'installation centrale EQ-BOKU de l'université et peuvent également être loués à des tiers. Ils comprennent un séquenceur ionique semi-conducteur (Proton Ion Sequencer), qui permet le séquençage extrêmement rapide de grands volumes d'acides nucléiques. Cela a permis à l'équipe de recherche BOKU d'obtenir, entre autres, des informations précieuses sur l'activation des gènes lors de la dégradation du toluène. Le professeur Sterflinger explique :« De cette façon, nous avons produit la première analyse du transcriptome au monde d'un champignon qui pousse sur le toluène. Nous avons également pu montrer que C. immunda possède la quasi-totalité des enzymes qui étaient auparavant associées – provenant de différents organismes – à la dégradation du toluène. » Les scientifiques ont même réussi à démontrer que les gènes de ces enzymes sont regroupés en cinq clusters sur l'ADN. De tels groupes de gènes ne sont pas inhabituels chez les champignons, mais ce phénomène n'avait pas été décrit auparavant pour les gènes qui jouent un rôle important dans la dégradation des hydrocarbures. Une comparaison des données complètes de séquences de C. immunda avec celles d'autres organismes a également clairement démontré que huit gènes de dégradation du toluène ont été transférés des bactéries au champignon dans le passé.
Stress de champignon
Lorsque l'équipe a examiné l'activité d'autres gènes dont l'expression était influencée par la dégradation du toluène, une autre surprise les attendait. « Malgré sa capacité à dégrader très efficacement le toluène, le processus crée un stress énorme pour C. immunda. Toute une série de processus métaboliques cellulaires sont affectés négativement par le contact avec le toluène, " explique le professeur Sterflinger. Ces processus incluent des fonctions cellulaires de base comme la production et la dégradation d'acides aminés et de substances organiques, respiration cellulaire, et des mécanismes de transport spéciaux. Les scientifiques ont également pu démontrer que la dégradation du toluène déclenche la production d'antioxydants et active les mécanismes de détoxification cellulaire. Tous ces processus sont des indicateurs indubitables de stress. "Cela suggère que, même si cela peut le dégrader si efficacement, C. immunda n'est pas un véritable ami du toluène, " explique le professeur Sterflinger. " Au contraire, la destruction efficace du toluène semble être un mécanisme de protection utilisé par le champignon pour le protéger de ses effets nocifs."
Les résultats de l'étude ont également été rendus possibles par la coopération fructueuse entre le groupe du professeur Sterflinger du Département de biotechnologie et l'installation centrale EQ-BOKU de l'Université. Cette filiale indépendante acquiert et exploite de nombreux équipements volumineux et coûteux, tels que les derniers séquenceurs et chromatographes en phase gazeuse, et les met à la disposition des groupes de recherche de l'université et des parties externes. Cela signifie que ces derniers peuvent également accéder à l'expertise des scientifiques de la BOKU pour des tâches de mesure complexes et des projets de recherche complets. La coopération d'EQ-BOKU avec de nombreux industriels et groupes de recherche internationaux témoigne du succès de ce concept, qui contribue également à de nombreux résultats de recherche de renommée internationale à l'université elle-même.
