Résumé:
Les proliférations d'algues nuisibles (HAB) causées par des cyanobactéries, communément appelées algues bleu-vert, constituent une menace importante pour les écosystèmes aquatiques et la santé humaine. Comprendre les déclencheurs et les mécanismes sous-jacents des HAB est crucial pour développer des stratégies de gestion efficaces. Cette étude vise à étudier les modèles d'expression génique d'une espèce commune de cyanobactérie formant des proliférations afin d'identifier les gènes et les voies clés impliqués dans la formation des proliférations et la production de toxines.
Méthodes :
- Prélèvement d'échantillons :Des échantillons d'eau ont été prélevés dans un lac d'eau douce présentant une prolifération de cyanobactéries. Les eaux de surface ont été soigneusement collectées sans perturber la prolifération d'algues afin de garantir une collecte d'échantillons représentative.
- Extraction d'ARN :L'ARN total a été extrait des échantillons d'eau collectés à l'aide d'un kit d'extraction d'ARN commercial en suivant les instructions du fabricant. Cela a permis l’isolement des molécules d’ARN des cellules cyanobactériennes.
- Séquençage d'ARN :Les échantillons d'ARN extraits ont été soumis à une analyse de séquençage d'ARN à haut débit (RNA-Seq). La technologie RNA-Seq a fourni une vue complète des gènes exprimés et de leur abondance au sein de la population cyanobactérienne.
- Analyse des données :Les données RNA-Seq ont été traitées et analysées à l'aide d'outils bioinformatiques. Des gènes différentiellement exprimés (DEG) entre les conditions de formation de fleurs et celles qui ne le sont pas ont été identifiés, révélant des gènes présentant des changements significatifs dans les niveaux d'expression associés aux HAB.
- Annotation fonctionnelle :les DEG ont été annotés fonctionnellement à l'aide d'une analyse d'enrichissement de l'ontologie génique (GO) pour déterminer les processus biologiques, les fonctions moléculaires et les composants cellulaires associés aux gènes identifiés.
Résultats:
- Identification de gènes différentiellement exprimés :l'analyse RNA-Seq a révélé de nombreux DEG entre les conditions de formation de fleurs et celles qui ne le sont pas. Ces DEG ont fourni des informations sur les mécanismes moléculaires sous-jacents aux HAB.
- Gènes et voies clés :l'analyse de l'enrichissement en GO a mis en évidence plusieurs gènes clés et voies biologiques impliqués dans le métabolisme de l'azote, l'acquisition du phosphore, la photosynthèse, la production de toxines et la division cellulaire. La régulation positive des gènes associés à la biosynthèse des toxines suggère leur rôle potentiel dans la toxicité de la prolifération.
- Réseaux de régulation :une analyse plus approfondie a révélé des réseaux de régulation complexes impliquant des facteurs de transcription et des voies de signalisation qui contrôlent l'expression des gènes pendant la formation de la floraison. Ces résultats mettent en lumière la régulation coordonnée des gènes liés à la floraison.
- Validation :les DEG sélectionnés ont été validés par PCR quantitative en temps réel (qPCR) pour confirmer leurs modèles d'expression différentielle observés dans l'analyse RNA-Seq.
Conclusion:
L'étude de l'expression des gènes chez les algues bleu-vert communes lors des proliférations a fourni des informations précieuses sur les mécanismes moléculaires sous-jacents à la formation de HAB et à la production de toxines. L'identification des gènes et des voies clés impliqués dans ces processus offre des cibles potentielles pour développer des stratégies innovantes visant à atténuer les HAB et à sauvegarder les écosystèmes aquatiques et la santé humaine. Des recherches supplémentaires sont nécessaires pour explorer les mécanismes de régulation et les interactions au sein des cellules cyanobactériennes afin d'acquérir une compréhension complète de la dynamique des HAB.
