L’empreinte moléculaire derrière de belles perles révélée


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  • Les huîtres perlières sont un animal d’aquaculture important au Japon, car elles produisent les belles perles recherchées pour les colliers, les boucles d’oreilles et les bagues. Au début des années 1990, cette industrie aquacole rapportait environ 88 milliards de yens par an. Mais, au cours des 20 dernières années, une combinaison de nouvelles maladies et de marées rouges a vu la production de perles japonaises chuter d’environ 70 000 kg par an à seulement 20 000 kg. Aujourd’hui, des chercheurs de l’Institut des sciences et technologies d’Okinawa (OIST), en collaboration avec un certain nombre d’autres instituts de recherche, dont K. MIKIMOTO & CO., LTD, Pearl Research Institute et Japan Fisheries Research and Education Agency, ont construit un haut- génome de qualité à l’échelle chromosomique des huîtres perlières, qui, espèrent-ils, pourra être utilisé pour trouver des souches résistantes. La recherche a été publiée récemment dans Recherche ADN.

    « Il est très important d’établir le génome », a déclaré l’un des deux premiers auteurs, le Dr Takeshi Takeuchi, membre du personnel scientifique de l’unité de génomique marine de l’OIST. « Les génomes sont l’ensemble complet des gènes d’un organisme – dont beaucoup sont essentiels à la survie. Avec la séquence complète des gènes, nous pouvons faire de nombreuses expériences et répondre à des questions sur l’immunité et la formation des perles. »

    En 2012, le Dr Takeuchi et ses collaborateurs ont publié un projet de génome de l’huître perlière japonaise, Pinctada fucata, qui fut l’un des premiers génomes assemblés d’un mollusque. Ils ont poursuivi le séquençage du génome afin d’établir un assemblage du génome à l’échelle du chromosome de meilleure qualité.

    Le Dr Takeuchi a poursuivi en expliquant que le génome de l’huître est composé de 14 paires de chromosomes, un ensemble hérité de chaque parent. Les deux chromosomes de chaque paire portent des gènes presque identiques, mais il peut y avoir des différences subtiles si un répertoire de gènes diversifié profite à leur survie.

    Traditionnellement, lorsqu’un génome est séquencé, les chercheurs fusionnent la paire de chromosomes. Cela fonctionne bien pour les animaux de laboratoire, qui ont normalement des informations génétiques presque identiques entre la paire de chromosomes. Mais pour les animaux sauvages, où un nombre considérable de variantes de gènes existent entre les paires de chromosomes, cette méthode conduit à une perte d’informations.

    Dans cette étude, les chercheurs ont décidé de ne pas fusionner les chromosomes lors du séquençage des génomes. Au lieu de cela, ils ont séquencé les deux ensembles de chromosomes – une méthode très rare. En fait, c’est probablement la première recherche axée sur les invertébrés marins à utiliser cette méthode.

    Comme les huîtres perlières ont 14 paires de chromosomes, elles en ont 28 au total. Les chercheurs de l’OIST, M. Manabu Fujie et Mme Mayumi Kawamitsu, ont utilisé une technologie de pointe pour séquencer le génome. L’autre premier auteur, le Dr Yoshihiko Suzuki, ancien chercheur postdoctoral dans les algorithmes de l’OIST pour la génomique écologique et évolutive et maintenant à l’Université de Tokyo, et le Dr Takeuchi ont reconstruit les 28 chromosomes et ont trouvé des différences clés entre les deux chromosomes d’une paire — paire de chromosomes 9. Notamment, bon nombre de ces gènes étaient liés à l’immunité.

    « Différents gènes sur une paire de chromosomes est une découverte importante car les protéines peuvent reconnaître différents types de maladies infectieuses », a déclaré le Dr Takeuchi.

    Il a souligné que lorsque l’animal est cultivé, il existe souvent une souche qui a un taux de survie plus élevé ou qui produit de plus belles perles. Les éleveurs élèvent souvent deux animaux avec cette souche mais cela conduit à la consanguinité et réduit la diversité génétique. Les chercheurs ont découvert qu’après trois cycles de consanguinité consécutifs, la diversité génétique était considérablement réduite. Si cette diversité réduite se produit dans les régions chromosomiques avec des gènes liés à l’immunité, elle peut avoir un impact sur l’immunité de l’animal.

    « Il est important de maintenir la diversité du génome dans les populations aquacoles », a conclu le Dr Takeuchi.

    Cette recherche a été soutenue par des subventions du projet de l’institution de recherche technologique bio-orientée, un projet de programme spécial sur la recherche et le développement avancés pour la technologie de prochaine génération.

    Commentaire du Prof. Shugo Watabe (Professeur invité à l’Université de Kitasato, professeur émérite à l’Université de Tokyo)

    Les perles de culture ont été développées pour la première fois au monde il y a 130 ans par Kokichi Mikimoto au Japon. Aujourd’hui encore, ils sont le deuxième produit marin le plus exporté au Japon, après les coquilles Saint-Jacques. Cependant, l’histoire de la perliculture au Japon a été une bataille contre les maladies dans l’environnement de l’aquaculture. Les dégâts causés par la maladie de la décoloration rouge, apparue en 1996, ont été particulièrement graves. La production de perles de culture au Japon a considérablement diminué. Ces dernières années, l’industrie perlière est à nouveau confrontée à des problèmes majeurs dus à la propagation de maladies causées par des virus. Bien que les détails des causes des maladies et des contre-mesures n’aient pas été établis, il a été souligné que la perliculture au Japon pourrait souffrir d’une détérioration génétique due à la consanguinité des huîtres perlières aux caractéristiques supérieures, ce qui rend difficile la réponse aux divers facteurs environnementaux. changements et l’apparition d’agents pathogènes. Les résultats de cette recherche ont mis en lumière cette préoccupation de la culture des perles au Japon, et sont d’une grande importance industrielle. De plus, de nombreux gènes impliqués dans le système immunitaire ont également été identifiés. Cela donne également un aperçu du mystère de la formation des perles elle-même, et explique pourquoi les huîtres perlières peuvent former une couche nacrée en réponse à un corps étranger introduit de l’extérieur. Les perles d’Akoya produites par les huîtres perlières japonaises attirent des gens du monde entier avec leur éclat unique et gracieux, que l’on ne retrouve pas dans les perles produites à partir d’autres espèces d’huîtres perlières. La présente étude devrait être le début de l’élucidation génétique de cette caractéristique.

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