Caractérisation et expression des gènes de métallothionéines chez deux modioles hydrothermales : Bathymodiolus thermophilus et Bathymodiolus azoricus

Metallothionein gene characterization and expression in two hydrothermal vent modioles : Bathymodiolus thermophilus and Bathymodiolus azoricus

• Auteur / Autrice : Yann Hardivillier
• Direction : Marc Laulier
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie des organismes et populations
• Date : Soutenance en 2005
• Etablissement(s) : Le Mans

Mots clés

Mots clés contrôlés

Minéraux -- Métabolisme

Métalloprotéines

Métallothionéine

Modiolus (anatomie)

Résumé

Il existe au niveau des sources hydrothermales océaniques une grande biodiversité où lespopulations peuvent être caractérisées par de fortes densités. Les modioles du genre Bathymodiolus(Mytilidae) sont présentes au niveau de ces écosystèmes particuliers caractérisés par de fortesconcentrations en métaux qui sont en général toxiques pour les animaux. Lors de ces travaux, deuxespèces de modioles ont été étudiées : Bathymodiolus azoricus, qui est une espèce dominante de plusieurssources hydrothermales identifiées sur la dorsale me��dio Atlantique et Bathymodiolus thermophilus qui estune espèce commune de la dorsale du Pacifique Oriental. On peut se demander si ces modioles ont mis enoeuvre des stratégies adaptatives particulières qui leur ont permis de résister aux fortes concentrationsmétalliques pour coloniser cet environnement. Pour comprendre ces phénomènes adaptatifs, nous avonschoisi d'étudier les métallothionéines qui sont de petites protéines ubiquistes impliquées dans lemétabolisme des métaux et dont l'induction par les métaux est établie chez de nombreuses espèces. La caractérisation des séquences des gènes de métallothionéines a permis de montrer l'existenced'au moins deux gènes de métallothionéines (MT-10 et MT-20) chez les deux espèces étudiées. Desanalyses phylétiques indiquent que les séquences de ces gènes sont proches de celles caractérisées chezdes mollusques littoraux. L'analyse de l'activité des gènes de métallothionéines a permis d'identifier le particularisme desmodioles hydrothermales face aux expositions métalliques. La quantification des métallothionéines et desARNm MT extraits de modioles exposées à différents métaux en conditions hyperbares ou à pressionatmosphérique montre que l'hypothèse de l'induction des gènes de métallothionéines par les ionsmétalliques émise chez un grand nombre d'espèces n'est pas clairement identifiée chez les modioleshydrothermales étudiées. Il n'existe pas de lien explicite entre la stabilité observée des niveaux d'ARNmMT et les variations identifiées des teneurs en métallothionéines. Des mécanismes différents de ceux misen oeuvre par les mollusques littoraux pourraient permettre aux modioles de vivre au sein de l'écosystèmehydrothermal.

A high biodiversity occurs at hydrothermal vents. Populations of this environment are oftencharacterised by high densities. Modioles of the Bathymodiolus gender (Mytilidae) are present in thesepeculiar ecosystems where high metal concentrations are found that are generally toxic for animals. Inthis work, two modiole species were studied: Bathymodiolus azoricus which is dominant in severalhydrothermal vents identified on the Mid Atlantic Ridge and Bathymodiolus thermophilus which iscommon on the Eastern Pacific Ridge. We wondered if these animals may have settled up some peculiaradaptive strategies to colonise such an environment. To understand these adaptive phenomena, wedecided to study metallothioneins which are small ubiquist proteins involved in metal metabolism. Theirinduction by metals has been established in numerous species. The characterization of the metallothionein gene sequences permitted to identify at least two genes (MT-10 and MT-20) in both studied species. Phyletic analyses based on the sequences of thesegenes emphasized the homology between the two studied modioles and with littoral molluscs. The analysis of the metallothionein gene activity permitted to show the particularism of thehydrothermal modioles. The quantification of the metallothionein levels and the levels of MT mRNAextracted from modioles exposed to different metals in hyperbaric conditions or at atmospheric pressureshow that the hypothesis of the induction of metallothionein genes by metal ions emitted in variousspecies is not clearly identified in the hydrothermal modioles. There is no explicit link between theobserved stability of the MT mRNA levels and the variations identified in the metallothionein levels. Other mechanisms than those implemented by littoral molluscs may occur to permit the hydrothermalmussels to live in the hydrothermal environment.