Raul Castanera-Andrés, ingénieur au Département Génie Agroalimentaire et Milieu Rural de l'UPNA-Université Publique de Navarre, a travaillé sur la détection d'éléments génétiques mobiles (transposons) chez les champignons basidiomycètes, un type de champignons bien connus car ils produisent des champignons comestibles et sont des dégradeurs actifs des déchets lignocellulosiques.

Les transposons sont des fragments d'ADN capables de « sauter » d'une région chromosomique à une autre et d'entraîner des modifications permanentes du génome. Dans son étude, le chercheur a montré qu'en plus de provoquer des mutations et des réorganisations dans le génome, certains transposons peuvent désactiver le fonctionnement des gènes à proximité, faisant ainsi taire l'expression du gène en question et empêchant la synthèse de la protéine codée pour celui-ci.

Le célèbre dogme central de la biologie moléculaire, déclaré par Francis Crick, établit que l'information génétique stockée dans les gènes est transférée de l'ADN à l'ARN (une molécule très similaire à l'ADN), qui est utilisé comme moule pour produire les protéines. "Nous avons vu que lorsqu'un transposon est inséré à proximité d'un gène, la production de son ARN peut être altérée, et donc la protéine codée pour elle peut être réduite voire totalement éliminée, " a expliqué Raúl Castanera. Qui plus est, par une analyse comparative des transcriptomes (collection globale des transcrits des gènes présents dans le génome d'un organisme), ce mécanisme n'a été observé que chez les espèces qui ont une machinerie active de méthylation des cytokines.

Impact des transposons sur le génome

Pendant de nombreuses années, l'importance des transposons a été sous-estimée du fait qu'ils ne font pas partie de la région codante du génome. Pourtant, ces éléments sont très abondants dans les génomes eucaryotes, puisqu'ils constituent environ 50 % du génome humain et environ 85 % du génome de certaines plantes, comme le maïs.

De plus, leur nature mobile signifie qu'ils sont des éléments essentiels dans l'évolution des organismes eucaryotes. Bien qu'ils puissent parfois constituer un avantage adaptatif, les mutations que ces éléments provoquent dans l'ensemble entraînent des conséquences négatives pour l'organisme. « Dans le cas des champignons qui produisent des champignons, la multiplication de ces éléments entraîne la dégénérescence de la variété, ce qui se traduit par un manque de stabilité des souches cultivées, des altérations de leur croissance et des baisses de production. D'autre part, les champignons basidiomycètes produisent une vaste gamme de protéines d'intérêt industriel et l'activité du transposon pourrait bloquer la production de ces protéines, " il a souligné.

Outils bioinformatiques

Après avoir étudié le génome de nombreuses espèces, Raúl Castanera a développé des outils bioinformatiques lui permettant d'identifier des milliers d'insertions de transposons et d'obtenir des cartes détaillées de la présence de ces éléments dans plus de 70 champignons basidiomycètes, dont beaucoup sont d'une grande importance dans l'industrie biotechnologique et agroalimentaire.

Les informations issues de ces cartes pourraient être utilisées, entre autres, pour le typage moléculaire des champignons ou pour le développement d'outils biotechnologiques permettant d'identifier la fonction de gènes inconnus.

Finalement, au cours de ses recherches, il a fait l'annotation du génome du champignon dégradant la lignine Coniophora olivácea et du génome du champignon pathogène du raisin Elsinoë ampelina, dont le séquençage a été coordonné par le Groupe Génétique et Microbiologie du NUP/UPNA dans le cadre du projet international « 1000 Fungal Genomes ».