Recherche de marqueurs génétiques et réponse adaptative de l'huître creuse Crassostrea Gigas en condition de stress

par Arnaud Tanguy

Thèse de doctorat en Océanographie biologique

Sous la direction de Dario Moraga.

Soutenue en 2000

à Brest .


  • Résumé

    Au cours de ces dernières années, des programmes de surveillance d'écosystèmes perturbés ont été élaborés consécutivement à l'augmentation croissante des activités anthropiques. La mise en place de ces programmes s'est accompagné par la recherche de nombreux marqueurs biologiques capables de rendre compte de l'évolution des impacts des pollutions sur les organismes marins aussi bien sur le plan quantitatif (biomarqueurs d'exposition) que sur le plan qualitatif (biomarqueurs de sensibilité). Parmi ces marqueurs biologiques figurent les marqueurs génétiques qui présentent l'avantage de pouvoir être employés comme des outils prédictifs de l'évolution d'un écosystème. L'objectif de ce travail était de développer de nouveaux marqueurs génétiques spécifiques de la réponse adaptative d'un mollusque, l'huître creuse Crassostrea gigas, soumis à des pollutions par des métaux lourds. Deux marqueurs ont ainsi été étudiés : les metallothionéines, protéines impliquées dans la régulation des métaux au niveau de la cellule, et la phosphoglucomutase enzyme impliqué dans le cycle de krebs. Trois gènes codant pour des métallothionéines ont ainsi été caractérises. L'étude des séquences codantes et des promoteurs de ces gènes a révélé des différences de fonctionnalité entre ces métallothionéines et certaines de ces particularités semblent spécifiques de l'espèce. C'est le cas pour la métallothionéine MT2 qui présente un troisième domaine actif qui lui confère une capacité de détoxication supérieure aux autres métallothionéines. L'étude des promoteurs des gènes MT1 et MT2 révèle une possible régulation différentielle basée sur des affinités variables des MRE impliques dans la régulation de la transcription. La caractérisation d'un troisième gène de métallothionéine ne possédant pas d'intron suggère l'existence d'isoformes spécialisées soit dans la régulation homéostatique soit dans la détoxication des métaux lourds. L'étude du polymorphisme exonique des gènes de métallothionéines dans des populations naturelles a permis de mettre en évidence l'existence d'haplotypes qu'il serait possible d'associer avec une meilleure tolérance aux métaux lourds. Ces haplotypes se caractérisent par la présence de mutations au niveau d'acides aminés proches des sites actifs de la protéine. Les travaux réalisés sur la phosphoglucomutase par les techniques de génétique enzymatique ont démontré le caractère sélectionnable de cette enzyme. Les premiers résultats de caractérisation moléculaire de cette enzyme ont permis jusqu'à présent de séquencer une partie de l'ADNc de la protéine chez C. Gigas et ouvrent de nouvelles voies d'étude du polymorphisme de ce gène en fonction de divers paramètres environnementaux (pollution, paramètres physico-chimiques) ou liés à la fitness des individus.


  • Résumé

    Over the past few years, monitoring programs of disturbed ecosystems have increased in number along with the increase in disruptive anthropogenic activities. The establishment of these programs has been associated with the search for biological indicators able to assess the impact of pollutants on marine organisms, in terms of both quantitative effects (indicator of presence) and qualitative effects (indicator of sensitivity). Among these biological indicators, genetic indicators have die advantage of being useful predictive tools of ecosystem evolution. The aim of this work was to develop new genetic indicators that would be specific for the adaptive response of a mollusc, die Pacific oyster Crassostrea gigas, to pollution by heavy metals. Two indicators were studied: die metallothioneins, proteins involved in cellular regulation of metals, and phosphoglucomutase, which is involved in the Krebs cycle. Three genes coding for metallothioneins were characterised. The study of their coding sequences and their promoters revealed some functional differences between the proteins, some of which semm species specific. For instance, the MT2 metallothionein possesses a third active domain, which confers a higher detoxification capacity compared to other metallotbioneins. The study of die MTI and MT2 promoters revealed a potential differential regulation based on the different affinities of the MREs involved in the transcriptional regulation. The characterisation of a third metallothionein gene without intron suggested the existence of isoforms specialized either in homeostasic regulation or in heavy metals detoxification. The study of metallothioenin-gene exon polymorphism in natural populations demonstrated the existence of haplotypes that could be associated with an increased tolerance to heavy metals. These haplotypes are characterised by mutations in amino acids near active sites. Investigation of phosphoglucomutase using allozymic genetic techniques demonstrated the «selectionable» character of this enzyme. Preliminary results obtained in the molecular characterisation of this enzyme permitted die sequencing of a part of the cDNA in C. Gigas and opened new perspectives in the study of polymorphisms in this gene in relation to environmental parameters (pollution or physico-chemical parameters) or linked to the fitness of individuals.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (84 f.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 72-84

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