Transcriptomic approach of the response to metals in the hydrothermal mussel Bathymodiolus azoricus

par Gonzalo Fuenzalida Del Rio

Thèse de doctorat en Biologie

Sous la direction de Arnaud Tanguy et de François Lallier.

Soutenue le 02-12-2016

à Paris 6 , dans le cadre de École doctorale Sciences de la nature et de l'Homme. Évolution et écologie (Paris) , en partenariat avec Adaptation et diversité en milieu marin / ADMM (laboratoire) .

Le jury était composé de Sandrine Pain Devin, Béatrice Gagnaire, Patrick Cormier.

Les rapporteurs étaient Jean-Michel Danger, Odile Sergent.

  • Titre traduit

    Approche transcriptomique de la réponse aux métaux chez la moule hydrothermale Bathymodiolus azoricus


  • Résumé

    Bathymodiolus azoricus est un bivalve endémique des sources hydrothermales de la dorsale Médio Atlantique qui présente une forte capacité à accumuler différents métaux dans ses tissus, la qualifiant comme espèce modèle en écotoxicologie. L’objectif de ce travail a consisté à décrire les mécanismes moléculaires de tolérance et de détoxication des métaux, que ce soit au sein des populations naturelles ou durant des expositions expérimentales, par le biais d’approches chimiques (quantification des métaux) et transcriptomiques (PCR quantitative et puces à ADN), afin de comprendre comment les facteurs environnementaux pouvaient influencer l’expression des gènes de B. azoricus et d’identifier des biomarqueurs potentiels utiles pour des études écotoxicologiques en environnement extrême. Les mesures de bioaccumulation de différents métaux (Cd, Cu, Fe, Pb,…) sur des individus provenant de sites aux caractéristiques contrastées ont révélé des patrons spécifiques aux populations et aux tissus examinés chez cette espèce, suggérant des phénomènes d’organotropisme. Nos résultats suggèrent également que les bactéries symbiotiques des branchies pourraient participer à la tolérance aux métaux et aux processus de détoxication. Des tendances comparables sont observées pour l’expression relative de certains gènes candidats impliqués dans la réponse au stress métallique, par exemple les métallothionéines, les superoxyde dismutases, les ferritines et les phytochélatines. Les réponses distinctes observées pour certaines populations ou certains tissus traduisent des différences d’état physiologique qui ne seraient pas directement reliées avec l’accumulation de métaux. En outre, l’analyse des puces à ADN à une échelle globale nous a permis d’identifier les réseaux métaboliques principaux pour chaque population et chaque tissu.


  • Résumé

    Bathymodiolus azoricus is an endemic bivalve from hydrothermal vents in the Mid-Atlantic ridge, which is known to accumulate different types of metals in various tissues at high concentrations, and has therefore been granted model species for exotoxicology. The objective of this work is to describe the mechanisms of metal tolerance and detoxification as they occur in natural populations and during experimental exposures, using both chemical (metal quantification) and transcriptomic (qPCR and microarrays) approaches to understand how environmental factors influence gene expression response in B. azoricus and to identify potential biomarkers useful for ecotoxicological studies in extreme environments. Bioaccumulation of different metals (Cd, Cu, Fe, Pb,…) was measured on individuals from contrasted vent sites, revealing specific population patterns and tissue differences for this species that could be related to processes of organotropism. Our results also suggest that the symbiotic bacteria in gills may be involved in metal tolerance and detoxification. Similar variation trends are observed in the relative expression of candidate genes involved in response to metal stress, e.g. metallothioneins, superoxide dismutase, ferritin, and phytochelatin, revealing contrasted responses at population and tissue level, and reflecting differences in physiological status not directly correlated with the accumulation of metals. In addition, global scale microarray analysis allowed us to identify the principal biological pathways representative of each population and tissues.


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