Elysia chlorotica se nourrit de l’algue intertidale Vaucheria litorea. Il perfore la paroi cellulaire de l’algue avec sa radula, puis maintient fermement le brin d’algue dans sa bouche et aspire le contenu comme à partir d’une paille. Au lieu de digérer tout le contenu cellulaire ou de le faire passer indemne dans son intestin, il ne retient que les chloroplastes, en les stockant dans son vaste système digestif. Il absorbe ensuite les chloroplastes vivants dans ses propres cellules intestinales sous forme d’organites et les maintient vivants et fonctionnels pendant de nombreux mois. L’acquisition de chloroplastes commence immédiatement après la métamorphose à partir du stade veliger lorsque les limaces de mer juvéniles commencent à se nourrir des cellules de Vaucheria litorea. Les limaces juvéniles sont brunes avec des taches pigmentaires rouges jusqu’à ce qu’elles se nourrissent des algues, puis deviennent vertes. Ceci est causé par la distribution des chloroplastes dans tout l’intestin largement ramifié. Au début, la limace doit se nourrir continuellement d’algues pour retenir les chloroplastes, mais avec le temps, les chloroplastes s’incorporent de manière plus stable dans les cellules de l’intestin, ce qui permet à la limace de rester verte sans se nourrir davantage. Certaines limaces d’Elysia chlorotica sont même connues pour pouvoir utiliser la photosynthèse jusqu’à un an après seulement quelques tétées.
Les chloroplastes des algues sont incorporés dans la cellule par le processus de phagocytose dans lequel les cellules de la limace de mer engloutissent les cellules des algues et font des chloroplastes une partie de son propre contenu cellulaire. L’incorporation de chloroplastes dans les cellules d’Elysia chlorotica permet à la limace de capter l’énergie directement de la lumière, comme le font la plupart des plantes, par le processus de photosynthèse. E. chlorotica peut, pendant les périodes où les algues ne sont pas facilement disponibles comme source de nourriture, survivre pendant des mois. On pensait autrefois que cette survie dépendait des sucres produits par la photosynthèse effectuée par les chloroplastes, et il a été constaté que les chloroplastes peuvent survivre et fonctionner jusqu’à neuf, voire dix mois.
Cependant des études plus poussées sur plusieurs espèces similaires ont montré que ces limaces de mer font tout aussi bien lorsqu’elles sont privées de lumière. Sven Gould de l’Université Heinrich-Heine de Düsseldorf et ses collègues ont montré que même lorsque la photosynthèse était bloquée, les limaces pouvaient survivre longtemps sans nourriture et semblaient se porter aussi bien que les limaces privées de nourriture exposées à la lumière. Ils ont affamé six spécimens de P. ocellatus pendant 55 jours, en gardant deux dans l’obscurité, en traitant deux avec des produits chimiques qui inhibaient la photosynthèse et en fournissant à deux une lumière appropriée. Tous ont survécu et tous ont perdu du poids à peu près au même rythme. Les auteurs ont également refusé de la nourriture à six spécimens d’E. timida et les ont gardés dans l’obscurité totale pendant 88 jours — et tous ont survécu.
Dans une autre étude, il a été démontré que les E. chlorotica ont certainement un moyen de soutenir la survie de leurs chloroplastes. Après la période de huit mois, malgré le fait que les Elysia chlorotica étaient moins vertes et de couleur plus jaunâtre, la majorité des chloroplastes à l’intérieur des limaces semblaient être restés intacts tout en conservant leur structure fine. En dépensant moins d’énergie pour des activités telles que la recherche de nourriture, les limaces peuvent investir cette énergie précieuse dans d’autres activités importantes.Bien qu’Elysia chlorotica soit incapable de synthétiser ses propres chloroplastes, la capacité de maintenir les chloroplastes dans un état fonctionnel indique qu’Elysia chlorotica pourrait posséder des gènes soutenant la photosynthèse dans son propre génome nucléaire, éventuellement acquis par transfert horizontal de gènes. Étant donné que l’ADN du chloroplaste ne code à lui seul que pour 10% des protéines nécessaires à une photosynthèse adéquate, les scientifiques ont étudié le génome d’Elysia chlorotica à la recherche de gènes potentiels susceptibles de soutenir la survie et la photosynthèse des chloroplastes. Les chercheurs ont trouvé un gène algal vital, le psbO (un gène nucléaire codant pour une protéine stabilisatrice du manganèse au sein du complexe photosystème II) dans l’ADN de la limace de mer, identique à la version algale. Ils ont conclu que le gène avait probablement été acquis par transfert horizontal de gènes, car il était déjà présent dans les œufs et les cellules sexuelles d’Elysia chlorotica. C’est grâce à cette capacité à utiliser le transfert horizontal de gènes que les chloroplastes peuvent être utilisés aussi efficacement qu’ils l’ont été. Si un organisme n’incorporait pas les chloroplastes et les gènes correspondants dans ses propres cellules et son génome, les cellules algales devraient être nourries plus souvent en raison d’un manque d’efficacité dans l’utilisation et la conservation des chloroplastes. Cela conduit une fois de plus à une conservation de l’énergie, comme indiqué précédemment, permettant aux limaces de se concentrer sur des activités plus importantes telles que l’accouplement et éviter la prédation.
Des analyses plus récentes n’ont cependant pas permis d’identifier de gènes nucléaires algaux activement exprimés chez Elysia cholorotica, ou chez les espèces similaires Elysia timida et Plakobranchus ocellatus.Ces résultats affaiblissent le soutien à l’hypothèse du transfert horizontal de gènes. Un rapport de 2014 utilisant l’hybridation in situ fluorescente (FISH) pour localiser un gène nucléaire algal, prk, a trouvé des preuves de transfert horizontal de gènes. Cependant, ces résultats ont depuis été remis en question, car l’analyse des POISSONS peut être trompeuse et ne peut pas prouver un transfert horizontal de gènes sans comparaison avec le génome d’Elysia cholorotica, ce que les chercheurs n’ont pas réussi à faire.
Le mécanisme exact permettant la longévité des chloroplastes une fois capturés par Elysia cholorotica malgré son absence de gènes nucléaires algaux actifs reste inconnu. Cependant, une certaine lumière a été faite sur Elysia timida et sa nourriture algale. L’analyse génomique d’Acetabularia acetabulum et de Vaucheria litorea, les principales sources alimentaires d’Elysia timida, a révélé que leurs chloroplastes produisent de la ftsH, une autre protéine essentielle à la réparation du photosystème II. Chez les plantes terrestres, ce gène est toujours codé dans le noyau mais est présent dans les chloroplastes de la plupart des algues. Un apport suffisant de ftsH pourrait en principe contribuer grandement à la longévité observée des kleptoplastes chez Elysia cholorotica et Elysia timida.