L’océan Pacifique, nouveau centre de gravité de la recherche fondamentale en biologie marine
Face aux urgences environnementales et aux mystères de l'évolution du vivant, le CNRS déploie une stratégie renforcée dans le Pacifique. En ciblant dans un premier temps sa façade Ouest, CNRS Biologie réaffirme la place centrale de la recherche internationale pour décrypter la biodiversité marine et anticiper les mutations globales.
C’est dans l’Océan Pacifique, le plus vaste du globe, que se rejoue une partie essentielle de l’histoire du vivant. Réservoir ultime de biodiversité, l’océan héberge plus d’un tiers des embranchements biologiques (phyla) connus à ce jour, dont la grande majorité ne se trouve nulle part ailleurs sur Terre. De la dynamique des récifs coralliens aux mécanismes adaptatifs des espèces abyssales, le milieu marin demeure une réserve inépuisée d'innovations biologiques et d'adaptations écologiques majeures.
Pourtant, une part gigantesque de cette diversité taxonomique et biologique reste encore invisible à la science. Pour lever le voile sur ces mécanismes fondateurs, CNRS Biologie et CNRS Écologie & Environnement ont fait le choix d’une accélération stratégique ciblée : positionner la recherche française au cœur des dynamiques scientifiques du Pacifique Ouest.
© Justin Marshall
Une diplomatie scientifique ancrée dans le réseau Pacifique
Si l'implantation française s'appuie historiquement sur ses territoires et ses infrastructures scientifiques de la façade Est de l'océan (notamment en Polynésie française ou en Nouvelle-Calédonie), cette nouvelle initiative renforce un arc d'alliances scientifiques de premier plan sur sa rive asiatique et océanienne.
À travers l'appel international dédié à la biologie marine, CNRS Biologie s'associe aux laboratoires d'excellence de cinq partenaires majeurs de la région :
- Le Japon
- La Corée du Sud
- Taïwan
- Singapour
- L'Australie
Cette coopération stratégique repose sur un principe d'action scientifique exigeant : croiser l'originalité des questions scientifiques portées par les équipes avec la pertinence des modèles biologiques étudiés sur le terrain. Qu'il s'agisse de comprendre la dynamique des interactions trophiques, les signatures de la spéciation en milieu marin ou l'adaptation aux variations environnementales globales, ces projets privilégient l'effet de levier offert par l'expertise conjointe des équipes.
En apportant un soutien financier de deux ans aux laboratoires porteurs, l'objectif du CNRS est clair : impulser des collaborations émergentes, créer un réseau scientifique interdisciplinaire réactif et structurer durablement les partenariats scientifiques internationaux de demain.
Focus : Les 6 projets lauréats de l'appel international
Japon - Impact du remaniement génomique sur l'organisation 3D de la chromatine et l'expression des gènes chez le zooplancton Oikopleura dioica
Chez la plupart des espèces, la régulation des gènes repose sur une architecture génomique stricte et conservée au fil de l'évolution. Le chordé planctonique Oikopleura dioica fait figure d'exception. Son génome a subi un remaniement massif et sans précédent (« genome scrambling »), sans pour autant altérer le développement de l'animal.
En s'appuyant sur des technologies de pointe en génomique sur cellule unique et en imagerie, ce projet franco-japonais explore la façon dont cet organisme surmonte une telle désorganisation spatiale. L'objectif est d'évaluer si le regroupement des gènes dans l'espace tridimensionnel du noyau permet de préserver la régulation transcriptionnelle. Au-delà des fondamentaux de la biologie moléculaire, la compréhension de cet appendiculaire est cruciale pour l'écologie marine. O. dioica joue un rôle dans la fixation et le transfert du carbone vers les océans profonds.
Ce premier financement a joué un véritable rôle d’accélérateur. Il a depuis permis à l’équipe de décrocher une ANR PRC et un financement EIG CONCERT-Japan, en élargissant la collaboration à l’équipe d’OIST et à une équipe de l’Université de Barcelone spécialistes d’Oikopleura.
Laboratoires impliqués
- Institut de génomique fonctionnelle de Lyon - IGFL (CNRS/ENS de Lyon)
- Okinawa Institute of Science and Technology - OIST
Japon - Implication des sucres dans la symbiose entre les poissons-clowns et leur hôte
La symbiose mutualiste entre les poissons-clowns et les anémones de mer repose sur une énigme biologique : comment ces poissons parviennent-ils à vivre au milieu de tentacules urticants sans déclencher la décharge des nématocytes, les cellules venimeuses de leur hôte ? Une hypothèse suggère que la composition de la couche de mucus de surface du poisson joue un rôle protecteur ou neutralisant, notamment via la modulation des motifs glucidiques (glycannes) et des acides sialiques.
Le projet franco-japonais SymbioGlyco combine les compétences en glycobiologie structurale et analytique avec les approches en écologie et biologie du développement marin. En comparant la diversité chimique des glycannes et l'expression des gènes du métabolisme des sucres chez différentes espèces de poissons-clowns et d'anémones, l'équipe cherche à décrypter les mécanismes moléculaires et co-évolutifs qui régissent cette relation symbiotique unique.
Ce projet est désormais intégré aux thématiques de deux laboratoires internationaux de recherche (IRL) récemment créés par CNRS Biologie : GlycoMIRAI (IRL 2045) et EARLY (IRL 2028), témoignant de son importance stratégique et de son potentiel de développement.
Par ailleurs, ce projet exploratoire financé par CNRS Biologie a permis de poser les bases du projet SUGARS, qui vient d'obtenir un financement de l'Agence nationale de la recherche (ANR) dans le cadre d'une collaboration franco-japonaise.
Laboratoires impliqués
- Unité de glycobiologie structurale et fonctionnelle - UGSF (CNRS/Université de Lille)
- Marine Eco-Evo-Devo Unit (OIST)
Japon - Mise en œuvre de technologies innovantes de profilage de la chromatine pour les cellules embryonnaires de l'invertébré marin chordé, Ciona intestinalis/robusta
Chez les ascidies, invertébrés marins chordés proches des vertébrés, le développement embryonnaire précoce se déroule selon des divisions et des dispositions cellulaires quasiment invariables. Cette régularité spatiale en fait un modèle quantitatif idéal pour comprendre comment une cellule interprète un signal moléculaire variable (comme la voie ERK) et le convertit en un basculement transcriptionnel de type « tout-ou-rien » (réponse sigmoïdale), un mécanisme essentiel lors de la détermination des destins cellulaires.
Le projet CUT&Ciona associe une équipe française et une équipe japonaise pionnière de la génomique chez les ascidies pour adapter les technologies innovantes de profilage de la chromatine (CUT&RUN et CUT&Tag) aux cellules embryonnaires de Ciona. Ces approches in vivo, beaucoup plus sensibles et nécessitant un nombre de cellules très réduit par rapport au ChIP-seq classique, permettront d'étudier la dynamique de liaison des facteurs de transcription (tels que Ets1/2, ERF et le facteur pionnier Gata.a) sur l'ADN. À terme, la mise au point de ce protocole fournira un outil précieux pour analyser les profils chromatiniens au sein d'embryons manipulés ou d'échantillons cellulaires très restreints.
Laboratoires impliqués
- Laboratoire de biologie du développement de Villefranche-sur-Mer (CNRS/Sorbonne Université)
- Department of Zoology, Kyoto University
Taïwan - L'amphioxus comme modèle pour les expériences fonctionnelles en biologie du développement
Petit organisme marin occupant une position phylogénétique divergeant à la racine des chordés, l'amphioxus est un modèle fondamental pour comprendre les origines évolutives des vertébrés. Contrairement à ces derniers, dont le génome a subi deux duplications complètes, l'amphioxus conserve une anatomie et une organisation génomique proches de l'ancêtre commun. Les changements morphologiques au cours de l'évolution reposant principalement sur la modification de la régulation de l'expression des gènes plutôt que sur l'apparition de nouvelles fonctions protéiques, l'étude de l’évolution fonctionnelle des éléments cis-régulateurs (enhancers) s'avère essentielle.
Le projet franco-taïwanais Amphiofunc réunit des expertises complémentaires pour franchir un saut méthodologique majeur. En combinant les techniques épigénomiques de pointe (ATAC-seq) développées en France sur l'espèce européenne Branchiostoma lanceolatum et les capacités d'élevage et d'ingénierie génétique (CRISPR-Cas9, transgenèse Tol2) maîtrisées à Taïwan sur l'espèce tropicale Branchiostoma floridae, le consortium vise à importer et établir des lignées transgéniques et mutantes stables en France. Cette synergie permettra d'élucider la conservation et/ou la divergence des réseaux de régulation génique lors du développement embryonnaire des chordés.
Laboratoires impliqués
- Biologie intégrative des organismes marins - BIOM (CNRS/Sorbonne Université)
Institute of Cellular and Organismic Biology (Academia Sinica)
© Alain TENDERO / BIOM / CNRS Images
Australie - Analyse fonctionnelle de mégacolonies de poissons-clowns, un nouveau type d’organisation sociale qui révèle la plasticité comportementale
Comprendre comment les sociétés animales sont organisées et maintenues constitue un enjeu majeur de l’écologie comportementale. Les poissons-clowns représentent un modèle particulièrement intéressant en raison de leur hiérarchie de dominance fondée sur la taille et de leur symbiose obligatoire avec les anémones de mer. Ces deux traits biologiques sont traditionnellement décrits comme structurant l’organisation sociale de la colonie, dominée par un unique couple reproducteur, accompagné de juvéniles immatures. Cependant, la découverte de « mégacolonies » regroupant plusieurs couples et de nombreux juvéniles sur d'importantes agrégations d'anémones remet en question les modèles établis de territorialité, de reproduction et d'interactions sociales.
Le projet franco-australien MC-NEMO explore l'organisation sociale et la plasticité comportementale au sein de ces mégacolonies localisées sur la Grande Barrière de Corail (Lizard Island, Heron Island). En combinant des observations en plongée, l’échantillonnage des individus sur leur territoire et des analyses génétiques de parenté par séquençage ddRADseq, le projet MC-NEMO vise à déterminer si des règles hiérarchiques communes régissent ces assemblages complexes. Les observations réalisées sur les espèces australiennes de poisson clown (Amphiprion melanopus et Amphiprion akindynos) soutiennent les résultats déjà acquis en Polynésie Française et à Okinawa, au Japon et démontrent l’existence d’une organisation sociale alternative aux colonies classiquement décrites dans cette famille de poisson. Cette recherche offre une opportunité précieuse pour comprendre comment les systèmes sociaux et le comportement des espèces marines s'adaptent face aux perturbations écologiques et climatiques.
Laboratoires impliqués
- Biologie Intégrative des Organismes Marins - BIOM (CNRS/Sorbonne Université), IRL Eco-Evo-Devo of Coral Reef Fish Life Cycle EARLY (CNRS, Okinawa Institute of Science and Technology - OIST)
- Centre de Recherche Insulaire et OBservatoire de l’Environnement - CRIOBE (CNRS/École Pratique des Hautes Etudes/UPVD), IRL EARLY (CNRS, OIST)
- Marine Sensory Ecology Group - MSEG– (University of Queensland)
Australie - Mécanismes des interactions algue-virus révélés par une approche de génomique synthétique
Dans les écosystèmes marins, les virus représentent la principale cause de mortalité du phytoplancton, régulant directement la dynamique des populations microbiennes et influençant le cycle global du carbone. Le projet AMIGA s'intéresse au système modèle formé par la micro-algue verte Ostreococcus tauri et ses prasinovirus (OtVs), un couple hôte-pathogène répandu dans les océans. Des travaux menés par l'équipe GENOPHY ont révélé qu'une région de 90 kb située sur le chromosome 19 de l'algue abrite des gènes essentiels liés à la résistance virale.
L'originalité de ce projet franco-australien réside dans l'application de la génomique synthétique pour décrypter ces mécanismes moléculaires. En combinant l'expertise en ingénierie génomique du Yeast Synthetic Biology Laboratory avec le savoir-faire en culture et transformation d'O. tauri de l'équipe GENOPHY, les chercheurs vont concevoir une banque de mutants combinatoires ciblant la région candidate du chromosome 19. Les tests phénotypiques issus de ces ciblages permettront d'identifier précisément les gènes responsables de la susceptibilité ou de la résistance aux infections virales.
Au-delà de ces avancées, AMIGA a permis de nouer une collaboration durable entre les deux équipes, qui se poursuit aujourd'hui autour d'un nouveau projet consacré à l'ingénierie génétique des algues et à leur résilience face au changement climatique. Baptisé « Golden Genome Project: Algal Genetic Engineering for Climate Resilience », il a été sélectionné en avril 2026 par le Climate Resilience Fund de Revive & Restore, ouvrant ainsi une nouvelle étape à cette
Laboratoires impliqués
- Laboratoire de biodiversité et biotechnologies microbiennes – LBBM (CNRS/Sorbonne Université/UPVD)
- Yeast synthetic biology laboratory (Macquarie University/Department of primary industries)
