Les algues vertes et les plantes terrestres sont des organismes photosynthétiques qui se regroupent dans le sous-règne des Viridiplantae. Ce règne se divise en deux lignées évolutives que sont les Streptophyta (plantes terrestres et algues vertes de la classe des Charophytes) et les Chlorophyta (algues vertes appartenant aux classes : Prasinophyceae, Ulvophyceae, Chlorophyceae et Trebouxiophyceae). L’embranchement des ordres composant la classe Trebouxiophyceae est encore mal connu. En étudiant les génomes chloroplastiques d’au moins un représentant de chaque ordre, il sera possible de reconstruire une phylogénie juste et de mieux comprendre l’évolution moléculaire de cette classe. La famille Trebouxiophyceae comptent 4 ordres : Trebouxiales, Microthamniales, Chlorellales et Prasiolales. Pour chacun de ces ordres, excepté les Prasiolales, un génome chloroplastique d’une algue verte a été séquencé. Le séquençage du génome chloroplastique de Pabia signiensis, aussi appelé Planophila sp et appartenant aux Prasiolales, vient compléter cet échantillonnage. Selon les analyses phylogénétiques du gène codant pour l’ARNr 18S, P. signiensis aurait divergé relativement tôt durant l’évolution de la classe des Trebouxiophyceae et formerait avec Chlorella ellipsoidea (Prasiolales) le groupe soeur de Chlorella vulgaris (Chlorellales). Le génome chloroplastique de P. signiensis est, avec ses 236,463 pb, un des plus grands génomes séquencés dans la classe des Trebouxiophyceae. La présence de régions inversées répétées, lui confère la structure quadripartite caractéristique de la plupart des génomes chloroplastiques. Sur les 111 gènes trouvés, seul le gène ycf47 est propre au génome chloroplastique de P. signiensis. Les principaux regroupements de gènes ancestraux chez les génomes chloroplastiques d’algues vertes sont présents et 13 d’entre eux sont entièrement conservés. Aucun intron n’a été mis en évidence. L’ordre des gènes et leur répartition dans le génome sont peu réarrangés par rapport aux génomes ancestraux de la classe Prasinophyceae. Seules les longues régions inversées répétées (27.3 kb) dérobent à la règle, puisque celles-ci possèdent les gènes psbA et trnS(gcu) en plus de contenir un opéron rrn brisé en deux segments qui sont inversés l’un par rapport à l’autre et un taux élevé de SDRs. Bien que plusieurs des caractéristiques mentionnées ci-dessus se retrouvent dans les génomes chloroplastiques des Trebouxiophyceae, le grand nombre de caractères ancestraux présents dans le génome de P. signiensis semble confirmer la position basale de cette algue verte et appuie l’hypothèse selon laquelle les Trebouxiophytes seraient à la base du clade UTC (Ulvophyceae-Trebouxiophyceae-Chlorophyceae).

Les algues vertes sont divisées en cInq classes: Charophyceae, Prasinophyceae, Ulvophyceae, Trebouxiophyceae et Chlorophyceae. Afin de résoudre le positionnement phylogénétique de la classe Ulvophyceae au sein des ces multiples lignées et d'acquérir de l' information sur les tendances évolutives de 'ses génomes d'organites, j ' ai séquencé les ADN chloroplastiques (ADN cp) et ADN mitochondriaux (ADNmt) des ulvophytes basales Pseudendoclonium akinetum et Oltmannsiellopsis viridis, effectué des analyses génomiques comparatives détaillées d'ADNcp et ADNmt de chlorophytes, et réalisé des analyses phylogénétiques approfondies dérivées de ces organites. Les analyses comparatives de génomes d'organites ont révélé que leur architecture est très fluide chez les Chlorophyta et démontre une grande variabilité de structure, d' ordre génique, de contenu génique, intronique et en éléments répétés, et ont également fourni des évidences indiscutables du transfert intracellulaire, interorganite d'éléments génétiques dans les cellules d'ulvophytes. De plus, les analyses phylogénétiques des données structurales et moléculaires dérivées de ces organites supportent fortement l'affiliation entre Ulvophyceae et Chlorophyceae.

Tableau d'honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2011-2012 / Les Algues vertes de la classe Chlorophyceae appartiennent au sous-embranchement Chlorophyta, l'une des deux divisions majeures formant le groupe des Algues vertes et des Plantes terrestres. Au moment d'initier le projet de recherche décrit dans cette thèse, seuls les génomes chloroplastiques de Chlamydomonas reinhardtii (Chlamydomo-nadales) et de Scenedesmus obliquus (Sphaeropleales) étaient connus dans cette classe. De surcroît, l'ordre d'apparition des principaux groupes évolutifs (ordres) était incertain. Pour clarifier les relations évolutives chez les Chlorophyceae, mais aussi pour étudier les mécanismes d'évolution du génome chloroplastique, les génomes de cinq représentants appartenant aux trois autres lignées majeures des Chlorophyceae ont été séquences et analysés dans leurs moindres détails. Des analyses phylogénétiques, conduites notamment avec les séquences d'Oedogonium cardiacum (Oedogoniales), de Stigeoclo-nium helveticum (Chaetophorales) et de Floydiella terrestris (Chaetopeltidales), ont montré que les Chlorophyceae sont divisées en deux grands groupes évolutifs : le groupe CS (Chlamydomonadales et Sphaeropleales) et le groupe OCC (Oedogoniales, Chaetophorales et Chaetopeltidales). L'analyse des caractères moléculaires présents dans ces génomes a permis de valider ces conclusions phylogénétiques et de déterminer que les Oedogoniales représentent le groupe frère des Chaetophorales et des Chaetopeltidales. Ces études comparatives ont aussi établi que, chez les Chlorophyceae, le génome chloroplastique est très fluide en termes de structure et affiche les changements les plus marqués par rapport à sa condition ancestrale chez les Algues vertes. Le génome chloroplastique des Chlorophyceae a été sensiblement transformé par la réduction de son répertoire génique, l'importance des réarrangements génomiques et la modification de la structure de certains gènes. Par ailleurs, l'analyse des génomes d'Oedocladium caroli-nianum (Oedogoniales) et de Schizomeris leibleinii (Chaetophorales) a mis en évidence des tendances évolutives bien particulières. Chez les Oedogoniales, de nouveaux gènes ont été acquis à l'occasion de transferts latéraux et des introns de groupe II sont vraisemblablement apparus à la suite de la prolifération intragénomique de quelques introns fondateurs. De même, chez les Chaetophorales, le génome chloroplastique apparaît avoir conservé une architecture singulière qui est compatible avec un mode de replication bidirectionnel à partir d'une origine de replication unique.