L’oxygène, moteur méconnu de l’évolution des photosymbioses
La production d’oxygène par la photosynthèse est probablement l’un des plus importants événements de transformation de la planète par le vivant à travers les temps géologiques (Figure 1). Une équipe du LCB, en collaboration avec le BIAM/LGBP et Clément Car, s’est intéressée au rôle de l’oxygène dans l’évolution des photosymbioses à l’échelle macro- et microévolutive (1), qui reste encore largement méconnu (2).
Les connaissances sur les environnements biotiques et abiotiques ayant accompagné les processus ancestraux permettent d’éclairer la biologie des photosymbioses contemporaines ou en cours d’établissement. Ces connaissances peuvent également informer des forces évolutives (sélection naturelle, dérive génétique, mutation et flux génique) qui façonnent les photosymbioses et apportent des indices sur les événements ancestraux, qui restent par essence impossibles à observer directement. Une approche expérimentale avait été utilisée dans un précédent article pour suggérer l’antériorité de la fourniture de l’oxygène sur le carbone comme force sélective dans l’évolution des photosymbioses (3).
Dans cette revue (1), les auteurs présentent tout d’abord les bénéfices que les hôtes peuvent tirer de la production d’O₂ par leurs photosymbiotes. Ils s’intéressent ensuite au large éventail de mécanismes permettant d’atténuer le stress oxydant associé à cette production d’O₂. Enfin, la revue examine en quoi les zones hypoxiques actuelles constituent des écosystèmes pertinents pour étudier les mécanismes à l’origine de photosymbioses ancestrales et contemporaines, ainsi que la manière dont l’O₂ produit par la photosynthèse peut influencer leur évolution, notamment à travers les processus de construction de niche écologique.
Alors que les changements globaux récents continuent d’accroître l’étendue de milieux aquatiques hypoxiques et leur impact massif sur les écosystèmes, il devient essentiel d’étudier comment des photosymbioses peuvent s’y établir et y évoluer pour mieux anticiper les transformations de ces environnements.
Cette revue fait écho à un article plus grand public de vulgarisation (4) dans « The Conversation » repris par le journal Science et Vie (5).
Oxygen: An Overlooked Driver of Photosymbiosis Evolution
Oxygen production through photosynthesis is likely one of the most significant events in the transformation of the planet by living organisms throughout geological time (Figure 1). A team from the LCB, in collaboration with the BIAM/LGBP and Clément Car, investigated the role of oxygen in the evolution of photosymbioses across macro- and microevolutionary scales (1), which remains largely poorly understood (2).
Insights into the biotic and abiotic environments that accompanied ancestral processes shed light on the biology of contemporary or establishing photosymbioses. This knowledge can also inform us about the evolutionary forces (natural selection, genetic drift, mutation, and gene flow) shaping photosymbioses and provide clues about ancestral events, which remain inherently impossible to observe directly. An experimental approach was used in a previous paper to suggest that oxygen provision preceded carbon supply as a selective force in the evolution of photosymbioses (3).
In this review (1), the authors first outline the benefits hosts can derive from the O₂ produced by their photosymbionts. They then examine the wide array of mechanisms that mitigate the oxidative stress associated with this O₂ production. Finally, the review discusses how present-day hypoxic zones represent relevant ecosystems for studying the mechanisms underlying ancestral and contemporary photosymbioses, as well as how photosynthetic O₂ can influence their evolution, particularly through niche construction processes.
As recent global change continues to expand the extent of hypoxic aquatic environments and their massive impact on ecosystems, studying how photosymbioses establish and evolve within them becomes critical to better anticipating the transformation of these environments.
This review echoes a popular science article (4) published in The Conversation and featured in Science & Vie (5).
Figure 1 : Schéma illustrant l’évolution de la quantité d’oxygène dans l’atmosphère et dans le milieu aquatique, en lien avec les principaux événements d’oxygénation (le Grand Événement d’Oxygénation, l’Événement d’Oxygénation du Néoprotérozoïque et l’Événement d’Oxygénation du Dévonien) et des innovations biologiques clés, notamment l’apparition de la photosynthèse anoxygénique et oxygénique, l’émergence des cyanobactéries, l’acquisition des mitochondries, les endosymbioses photosynthétiques primaires et secondaires et la diversification des plantes terrestres. Ce cadre évolutif fournit le contexte environnemental de l’émergence et de la diversification des photosymbioses.
Figure 1: Diagram illustrating the evolution of oxygen levels in the atmosphere and in the aquatic environment, in connection with major oxygenation events (the Great Oxidation Event, the Neoproterozoic Oxygenation Event, and the Devonian Oxygenation Event) and key biological innovations, including the emergence of anoxygenic and oxygenic photosynthesis, the rise of cyanobacteria, the acquisition of mitochondria, primary and secondary photosynthetic endosymbioses, and the diversification of land plants. This evolutionary framework provides the environmental context for the emergence and diversification of photosymbioses.
1) Quevarec, L., Car, C., Brasseur, G., & Robaglia, C. (2026). Oxygen in photosymbiosis evolution. Current Biology, 36(18), R995-R1004. https://doi.org/10.1016/j.cub.2026.07.060
2) Quevarec, L., Brasseur, G., Aragnol, D., & Robaglia, C. (2024). Tracking the early events of photosymbiosis evolution. Trends in Plant Science, 29(4), 406-412. https://doi.org/10.1016/j.tplants.2023.11.005
3) Quevarec, L., Bonnarde, R., Robaglia, C., & Brasseur, G. (2026). Oxygen as a primary selective pressure for photosymbiosis evolution. Current Biology, 36(4), 928-939. https://doi.org/10.1016/j.cub.2026.01.010
4) Robaglia, C., Brasseur, G., & Quevarec, L. (2026). Des milieux pauvres en oxygène ont ils permis l’émergence des photosymbioses qui ont changé la face la Terre ? The conversation. https://doi.org/10.64628/AAK.srhpxtmmy
5) Science et Vie (2026). Des milieux pauvres en oxygène ont ils permis l’émergence des photosymbioses qui ont changé la face la Terre ? https://www.science-et-vie.com/nature-et-environnement/des-milieux-pauvres-en-oxygene-onte28091ils-permis-lemergence-des-photosymbioses-qui-ont-change-la-face-la-terre-236297.html