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136 CHAPITRE 4. PLASTICITÉ PHÉNOTYPIQUE DE L’HC DE C. MAENAS suivant les conditions d’oxygénation et de salinité du milieu et conduit à des proportions différentes de complexes, eux-mêmes présentant des affinités différentes pour l’oxygène. Des individus transférés d’une condition à une autre modifient leur profil d’Hc, démontrant la nature phénotypique de ces adaptations (Mangum, 1994, Mangum et Rainer, 1988, deFur et al., 1990, Mangum et al., 1991, Rainer et al., 1985). Des variations saisonnières ainsi que liées à la température ont été observées chez la Langouste (Bellelli et al., 1988, Condó et al., 1991). Chez l’amphipode estuarien Chaetogammarus marinus, une exposition à une eau hyposaline induit en 2 jours un changement de l’abondance d’une sous-unité et de l’affinité pour l’oxygène (Spicer et Hodgson, 2003). Des réponses à une hypoxie environnementale pendant le développement au niveau de la composition en sous-unités des hémoglobines des Branchiopodes Artemia, Daphnia magna et Triops longicaudatus ont également été observées (Terwilliger et Ryan, 2001, Zeis et al., 2004, Guadagnoli et al., 2005). Ces réponses sont réversibles chez D. magna et Artemia mais pas chez T. longicaudatus. Les proportions des complexes pouvant dépendre de la composition en sous-unité, il a été montré chez certaines espèces que les variations des profils de sous-unités induisait une modification des proportions des complexes. Des modifications des proportions de complexes en réponse à une acclimatation à différentes températures ont été mises en évidence sans être corrélées avec des changements de composition en sous-unités chez Astacus leptodactylus ; la proportion d’hexamères augmente avec la température et les hexamères sont plus affins pour l’oxygène que les dodécamères (Decker et Foll, 2000). Différentes sous-unités au sein d’une même espèce peuvent avoir des propriétés différentes. En plus des travaux montrant un changement de la composition en sous-unité et un changement d’affinité sur l’Hc native, des expériences de réassociation de complexes à partir de sous-unités purifiées ont montré que les sous-unités avaient des affinités pour l’oxygène différentes ainsi que des sensibilités aux effecteurs différentes (exemple des sous-unités sensibles ou non à l’effet du L-lactate, Johnson et al. (1987)). Les changements de concentration ou de composition de l’Hc peuvent avoir lieu à différentes échelles de temps. Ils sont saisonniers chez la Langouste et journaliers chez le Krill chez lequel l’Hc est consommée pendant la période à plus forte profondeur, plus pauvre en nourriture (Bellelli et al., 1988, Spicer et Strömberg, 2002). De manière générale, la réponse à un changement de conditions environnementales semble activée rapidement (de 1 à 4 jours après le début du stimulus) (Giomi et Beltramini, 2007). Plus récemment l’expression de gènes ou de famille de gènes dans des situations de stress physiologiques a été suivie par hybridation soustractive (SSH), par PCR quantitative, par macroarrays et microarrays (Brouwer et al., 2004, Brown-Peterson et al., 2008, Terwilliger et al., 2006, Brouwer et al., 2007). Des travaux ont permis de montrer la diminution de la transcription de l’Hc après 5 jours
4.2. OBJECTIFS DE L’ÉTUDE 137 en hypoxie chez Callinectes sapidus alors que la concentration d’Hc augmente dans l’hépatopancréas (montré par Western Blot), ce qui pourrait être dû à une augmentation rapide de l’expression d’Hc puis à une diminution de sa transcription lors du passage à un métabolisme anaérobie alors que les protéines ne sont pas encore dégradées (Brouwer et al., 2004). Chez Palaemonetes pugio, l’hypoxie induit une augmentation de l’expression d’Hc après 3 jours avant de revenir à une expression normale (Brouwer et al., 2007, Brown-Peterson et al., 2008). 4.1.3 Bilan La plasticité phénotypique des Hcs de Crustacés joue un grand rôle dans les capacités d’adaptations de ce groupe et dans la colonisation de milieux très différents. Une grande variabilité de fonction et de structure permet d’une part à une espèce de s’adapter à différentes conditions environnementales (variations saisonnières par exemple), et d’autre part de coloniser de nouvelles niches, ce qui peut conduire à des événements de spéciation. Quand la plasticité phénotypique des Hcs est considérée d’un point de vue physiologique, deux échelles existent : l’adaptation à long terme qui correspond à la sélection de certaines propriétés structurales et fonctionnelles de l’Hc d’une espèce au cours de l’évolution, en relation avec ses conditions de vie, ou l’adaptation à court terme à l’échelle d’un individu confronté à différents environnements et présentant des réponses adaptatives rapides. Les deux niveaux peuvent être liés dans la mesure où une forte plasticité à court terme peut permettre, en bordure d’aire de répartition ou de niche, de coloniser de nouveaux milieux à long terme. 4.2 Objectifs de l’étude Les adaptations respiratoires à court terme mises en jeu chez Carcinus maenas lors d’un stress environnemental sont relativement bien connues au niveau anatomique et fonctionnel (ventilation, circulation), hémolymphatique (pH, concentrations des effecteurs) et métabolique (consommation d’oxygène). Des travaux réalisés par Burnett ont déjà montré une différence d’affinité intrinsèque de l’Hc de C. maenas entre des individus du Maine (USA) et d’Arcachon (France) (Burnett et Mangum, 1991). Cette différence est-elle due à une réponse des individus à des conditions différentes et seraitelle réversible en conditions contrôlées ou bien s’agit-il d’une divergence génétique au niveau de l’Hc entre les deux populations ? L’objectif des travaux de ce chapitre est de déterminer si la plasticité phénotypique à court terme est un mécanisme mis en jeu dans l’adaptation de C. maenas au milieu hypervariable de l’estran. La démarche choisie consiste à acclimater des individus à différentes conditions expérimentales afin
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suivant les conditions d’oxygénation et de salinité du milieu et conduit à des proportions différentes<br />
de complexes, eux-mêmes présentant des affinités différentes pour l’oxygène. Des individus transférés<br />
d’une condition à une autre modifient leur profil d’Hc, démontrant la nature phénotypique de<br />
ces adaptations (Mangum, 1994, Mangum et Rainer, 1988, deFur et al., 1990, Mangum et al., 1991,<br />
Rainer et al., 1985). Des variations saisonnières ainsi que liées à la température ont été observées chez<br />
la Langouste (Bellelli et al., 1988, Condó et al., 1991). Chez l’amphipode estuarien Chaetogammarus<br />
marinus, une exposition à une eau hyposaline induit en 2 jours un changement de l’abondance<br />
d’une sous-unité et de l’affinité pour l’oxygène (Spicer et Hodgson, 2003). Des réponses à une hypoxie<br />
environnementale pendant le développement au niveau de la composition en sous-unités des<br />
hémoglobines des Branchiopodes Artemia, Daphnia magna et Triops longicaudatus ont également<br />
été observées (Terwilliger et Ryan, 2001, Zeis et al., 2004, Guadagnoli et al., 2005). Ces réponses<br />
sont réversibles chez D. magna et Artemia mais pas chez T. longicaudatus.<br />
Les proportions des complexes pouvant dépendre de la composition en sous-unité, il a été montré<br />
chez certaines espèces que les variations des profils de sous-unités induisait une modification des proportions<br />
des complexes. Des modifications des proportions de complexes en réponse à une acclimatation<br />
à différentes températures ont été mises en évidence sans être corrélées avec des changements<br />
de composition en sous-unités chez Astacus leptodactylus ; la proportion d’hexamères augmente avec<br />
la température et les hexamères sont plus affins pour l’oxygène que les dodécamères (Decker et Foll,<br />
2000).<br />
Différentes sous-unités au sein d’une même espèce peuvent avoir des propriétés différentes. En<br />
plus des travaux montrant un changement de la composition en sous-unité et un changement d’affinité<br />
sur l’Hc native, des expériences de réassociation de complexes à partir de sous-unités purifiées ont<br />
montré que les sous-unités avaient des affinités pour l’oxygène différentes ainsi que des sensibilités<br />
aux effecteurs différentes (exemple des sous-unités sensibles ou non à l’effet du L-lactate, Johnson et<br />
al. (1987)).<br />
Les changements de concentration ou de composition de l’Hc peuvent avoir lieu à différentes<br />
échelles de temps. Ils sont saisonniers chez la Langouste et journaliers chez le Krill chez lequel l’Hc<br />
est consommée pendant la période à plus forte profondeur, plus pauvre en nourriture (Bellelli et al.,<br />
1988, Spicer et Strömberg, 2002). De manière générale, la réponse à un changement de conditions<br />
environnementales semble activée rapidement (de 1 à 4 jours après le début du stimulus) (Giomi et<br />
Beltramini, 2007).<br />
Plus récemment l’expression de gènes ou de famille de gènes dans des situations de stress physiologiques<br />
a été suivie par hybridation soustractive (SSH), par PCR quantitative, par macroarrays et<br />
microarrays (Brouwer et al., 2004, Brown-Peterson et al., 2008, Terwilliger et al., 2006, Brouwer et<br />
al., 2007). Des travaux ont permis de montrer la diminution de la transcription de l’Hc après 5 jours