Polymorphisme et origines évolutives des chromosomes accessoires chez le basidiomycète Tremella fuciformis

ADN supplémentaire dissimulé dans un champignon médicinal populaire

Tremella fuciformis, souvent vendu sous le nom de « champignon de neige » ou « oreille d’argent » dans les soupes et les produits de soin, s’avère contenir une quantité surprenante d’ADN supplémentaire. Ces chromosomes « bonus » ne sont pas nécessaires à la survie de base, mais ils semblent influencer la façon dont le champignon évolue et avec quelles espèces partenaires il peut vivre. Comprendre ces ajouts génétiques aide à expliquer comment les champignons s’adaptent, forment des relations spécialisées et se diversifient, avec des implications pour l’agriculture, l’écologie et la culture de champignons.

Pourquoi certains chromosomes sont optionnels

La plupart des organismes portent un ensemble standard de chromosomes qui codent la machinerie pour la vie quotidienne. De nombreux champignons, toutefois, possèdent aussi des chromosomes accessoires — de petits fragments d’ADN supplémentaires qui peuvent être présents chez certains individus et absents chez d’autres. Chez les agents pathogènes des cultures, ces chromosomes portent souvent des gènes déterminant quelles plantes le champignon peut infecter. Pourtant, dans le vaste et divers groupe des basidiomycètes, qui inclut champignons et levures, ces chromosomes supplémentaires ont été peu étudiés. Le champignon oreille d’argent a offert aux auteurs l’occasion de changer cela, car il est facile à collecter, important pour le commerce, et dépend dans la nature et en culture d’un champignon partenaire pour sa nutrition.

Construire des cartes génétiques complètes du champignon de neige

Les chercheurs ont séquencé les génomes complets de 16 souches de Tremella fuciformis issues de toute la Chine, regroupant isolats sauvages et variétés cultivées. De nombreuses souches sont dikaryotes, ce qui signifie que chaque cellule porte deux génomes nucléaires distincts, si bien que l’équipe a assemblé au total 27 jeux de génomes haploïdes séparés. Ils ont constaté que la taille des génomes variait de plus d’un tiers entre souches, allant d’environ 24 à plus de 32 millions de lettres d’ADN. Cette variation était due à deux facteurs : le nombre et la taille des chromosomes accessoires, et la quantité d’ADN répétitif présente dans les chromosomes centraux partagés par toutes les souches. Chaque génome portait 8 à 10 chromosomes centraux plus 2 à 10 chromosomes accessoires, pour un total de 108 chromosomes accessoires regroupés en 15 ensembles apparentés.

Caractéristiques distinctives de l’ADN supplémentaire

Comparés aux chromosomes centraux, les chromosomes accessoires étaient généralement plus petits, plus densément remplis d’éléments transposables (ADN mobile), et contenaient beaucoup moins de gènes par unité de longueur. Ils présentaient aussi une similarité de séquence remarquablement élevée entre souches mais des réarrangements structuraux beaucoup plus spectaculaires : des segments étaient inversés, fusionnés, scindés ou perdus entièrement. Les chromosomes centraux comme accessoires changeaient fréquemment de nombre de copies lorsque le champignon passait de formes ressemblant à des levures à des formes filamenteuses. Dans une souche étudiée en détail, le nombre de copies de plusieurs chromosomes, y compris des accessoires, augmentait ou diminuait entre colonies, suggérant que la répartition de ces chromosomes lors de la division cellulaire est relativement lâche.

Relier les chromosomes accessoires aux partenaires fongiques

Quand les auteurs ont comparé quels groupes de chromosomes accessoires apparaissaient dans quelles souches, un schéma clair est apparu. Les 16 souches de Tremella se répartissaient en trois grands groupes génétiques basés sur leurs gènes centraux, et chaque groupe portait son propre jeu caractéristique de chromosomes accessoires. Ces mêmes groupes déterminaient aussi quelles souches pouvaient établir un partenariat réussi avec le champignon compagnon Annulohypoxylon stygium, qui fournit les nutriments nécessaires à Tremella pour former des fructifications. Les souches ne s’associaient efficacement qu’avec des isolats d’A. stygium issus de leur propre groupe. Les plus grands chromosomes accessoires de chaque groupe étaient toujours présents dans les souches capables de s’associer avec le champignon partenaire correspondant, ce qui indique un rôle de ces extras dans la spécificité symbiotique.

D’où viennent ces chromosomes supplémentaires

Pour retracer l’origine de ces chromosomes accessoires, les chercheurs ont cherché à savoir si leurs gènes ressemblaient à ceux des chromosomes centraux ou à des gènes présents dans les bases publiques. Seule une petite fraction des gènes des chromosomes accessoires avait des homologues sur les chromosomes centraux, et la plupart de ceux‑ci étaient intégrés dans de l’ADN mobile, suggérant des événements de copie récents plutôt qu’une ascendance commune. Dans l’ensemble des souches, la plupart des gènes spécifiques aux accessoires n’avaient pas de parents reconnaissables ni de fonctions connues, et beaucoup des correspondances les plus proches étaient avec d’autres espèces du même ordre fongique plus large. Les analyses des éléments mobiles suggèrent que les échanges de gènes entre chromosomes centraux et accessoires ont commencé il y a environ un million d’années, avant que les T. fuciformis modernes ne se soient complètement séparés, et se sont poursuivis par la suite.

Ce que cela signifie pour les champignons et l’évolution

Ces résultats montrent que le champignon de neige porte un ensemble dynamique de chromosomes accessoires, hautement variables, sujets aux réarrangements et riches en gènes mystérieux. Plutôt que d’être des vestiges élagués de chromosomes ordinaires, ils proviennent probablement de lignées fongiques aujourd’hui non identifiées et ont été ensuite incorporés au génome de Tremella. Au fil du temps, ces paquets génétiques mobiles semblent avoir contribué à définir quel champignon partenaire chaque lignée de Tremella peut coopérer, tandis que les gains et pertes continus ajustent la biologie du champignon. Pour les cultivateurs, ce travail suggère que la gestion des chromosomes accessoires pourrait, à terme, influencer le rendement ou les performances des souches. Pour la biologie évolutive, il met en lumière les chromosomes accessoires comme des unités d’innovation puissantes et rapides chez les champignons complexes.

Citation: Zhang, J., Tong, Q., Lin, F. et al. Polymorphism and evolutionary origins of accessory chromosomes in the basidiomycete Tremella fuciformis. Nat Commun 17, 3275 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-70078-y

Mots-clés: chromosomes accessoires, Tremella fuciformis, symbiose fongique, évolution du génome, éléments transposables