Transcript 28_ P Furla
Un exemple de Co-évolution : La symbiose Cnidaire-Dinoflagellé et ses adaptations Paola Furla EA 4228 ECOMERS Université de Nice-Sophia Antipolis Collège de France, 2009 L’histoire et les Cnidaires symbiotiques Les zoophytes (Edward Wotton, 1552) Collège de France, 2009 L’histoire et les Cnidaires symbiotiques Charles Darwin Organismes vivants dépendant de la lumière The structure and distribution of coral reefs, 1842 Collège de France, 2009 L’hôte Cnidaire 4 Anémone de mer Gorgone QuickTime™ et un décompresseur TIFF (non compressé) sont requis pour visionner cette image. Coraux Méduse Collège de France, 2009 Le symbiote 5 environs 3,106 symbiote / mg protéines = 1 million / cm2 Z. Dubinski = Symbiodinum sp (zooxanthelle) Collège de France, 2009 Diversité de zooxanthelles 6 De Symbiodinium microadriaticum à … On considère que : Clade A, B --> eaux de surface Clade C --> eaux de profondeur --> sensible au stress thermique Clade D --> tolérant au stress thermique Pochon et al. 2006 Collège de France, 2009 Morphologie de la symbiose Cnidocyte 7 Collège de France, 2009 Le succès de cette symbiose 8 Endosymbiose Mutualiste Basée sur des échanges trophiques La clef su succès : la symbiose photosynthétique Collège de France, 2009 Le succès de cette symbiose 9 Ectoderme Endoderme CO2+H2O O2 + Sucres & lipides Endoderme Dinoflagellé Symbiodinium sp. (zooxanthelle) Zoox en culture Collège de France, 2009 Adaptations à la vie symbiotique 10 Oxygène 1- Optimisation exposition solaire Exposition solaire 2- Protection contre les UVs 3- Absorption CO2 supply par l’hôte Perturbations Environnementales Carbone inorganique 4- Tolérance à l’hyperoxie 5- Résistance aux environnementales perturbations Collège de France, 2009 Optimisation de l’exposition solaire Adaptation à long terme de la symbiose 11 Surface Profondeur Ecomorphes de Stylophora pistillata Gattuso, thèse Doctorat,1987 Collège de France, 2009 Optimisation de l’exposition solaire Coopération entre hôte et symbiote 12 Pigments fluorescents: POCILLOPORINES NPAR PAR Cnidaire Dinofl. (N)PAR : Radiations NON photosynthétiquement activee Collège de France, 2009 Schlichter and Fricke, 1990 Protection contre les UV Mycosporine-like acides aminés v Plein soleil v Absorbance (units) Stylophora pistillata shaded Longueur d’onde (nm) Pourquoi les coraux ne prennent-ils pas de coup de soleil ? Pic d’absorption dans les Uvs chez extraits de coraux, proportionnel à exposition au soleil O OCH3 NH HO OH CO2 H 310 320 334 nm NH Mycosporine-like acides aminés (MAAs) Absorption des UVs sur un large spectre OCH 3 NH HO OH CO 2 H CO2 H OH N OCH3 Collège de France, 2009 Dunlap & Chalker, 1986. HO OH NH CO2 H Protection contre les UV Mycosporine-like acides aminés 14 5 Absorbance (Units) 4 Hôte Corail avec 10 types de Maas Zoox avec 3 types de Maas 3 2 1 Zoox Stylophora pistillata 0 300 400 500 600 Wavelength (nm) 700 Présence inédite d’une voie de biosynthèse des MAAs chez un animal (!), dont 5 gènes ont déjà été identifiés dans le génome du Cnidaire Nematostella vectensis suggérant Soit la présence de gènes ancestraux Soit des transferts horizontaux de gènes Starcevic et al. 2008 Collège de France, 2009 Absorption de CO2 pour la photosynthèse 15 O2 + sucre H 2O + CO2 Collège de France, 2009 Absorption de CO2 par l’hôte CO2 métabolique 16 Insuffisant pour la photosynthèse du symbiote HCO3- Ectoderme Z Z Endoderme Coelenteron Absorption de HCO3- par l’hôte animal au travers de tous ses tissus Collège de France, 2009 Furla et al. 2000a, 2000b Résistance à l’hyperoxie 17 O2 + Sucre CO2+H2O Collège de France, 2009 Résistance à l’hyperoxie 18 Evolution de l’oxygène intratentaculaire Light. 60 50 40 30 20 10 0 ROS ROS % O2 Anemonia viridis 0 20 40 Dark Light ROS ROS Absence de dommages oxydatifs 60 80 100 120 140 Time (min) Sélection de mécanismes de défense antioxydante particulièrement performants Collège de France, 2009 Richier et al. 2003 Les superoxyde dismutases chez les Cnidaires symbiotiques 02 e- O2.- Anion Superoxyde QuickTime™ et un décompresseur TIFF (non compressé) sont requis pour visionner cette image. Superoxyde dismutases QuickTime™ et un décompresseur TIFF (non compressé) sont requis pour visionner cette image. H202 Peroxydases 02 Peroxyde D’hydrogène Clade A Clone Sp Q uickTime™ et un décompresseur T IF F ( non compressé) sont requis pour visionner cet te image. Stylophora Pocillopora verrucosaAnemonia pistillata viridis Catalases 19 Clade A Clone Gf QuickT ime™ et un décompresseur TIF F (non compr essé) sont requis pour visionner cett e image. Clade A1 Clone Av nu te ™em iTk ciu Q )ésserp moc non ( F FI T rues serpmocéd .egami et tec renno isiv ruop siuqer tnos Entacmea quadricolor Collège de France, 2009 Richier et al. 2005, Furla et al. 2005 Les superoxyde dismutases chez les Cnidaires symbiotiques O2 .- SOD 20 H 2 02 Ec Ed Zx Anemonia viridis FeSOD MnSOD CuZnSOD MnSOD Forte diversité d’isoformes animales Identification d’isofomes comunes aux deux partenaires Collège de France, 2009 Richier et al. 2003 Origine d’une manganèse superoxyde dismutase Ec ARNm AAAAA 5’ UTR ORF 21 1553 bp 3’ UTR MnSOD ADNg 3687 bp I1 I2 I3 I4 = Introns Collège de France, 2009 Furla et al. In prep Origine d’une manganèse superoxyde dismutase 22 PCR sur ADNg de….. Tots + INTRONS 1500 bp - INTRONS 300 bp Ec Totb Z en culture ~100 % similarité entre les deux amplicons mais absence d’intron dans la MnSOD de zoox Collège de France, 2009 Furla et al. In prep Les transferts horizontaux de gène : SOURCE D’ADAPTATION 23 La caractérisation moléculaire des MnSOD suggère fortement des évènements récents de transfert horizontale de gène entre les deux partenaires MnSOD HGT Conclusion soutenue par : •Présence très importante de rétrovirus dans les banques d’EST •Résultats obtenus sur la voie de biosynthèse des MAAs •Fort % de gènes non-métaozaires dans génome des Cnidaires (Kortschak et al., 2003; Steele et al., 2004; Denker et al., 2008; Sabourault et al., 2009) Collège de France, 2009 L’avenir de la symbiose Cnidaire Dinoflagellé 24 Malgré le succès écologique de cette symbiose Malgré la multitude de processus adaptatifs au sein de cette symbiose Malgré l’importance trophique pour la survie des 2 partenaires de cette symbiose Cette symbiose montre des signes de fragilités (et/ou souplesses) par le phénomène de BLANCHISSEMENT = rupture de la symbiose Collège de France, 2009 Fin Collège de France, 2009 25 L’avenir de la symbiose Cnidaire Dinoflagellé THG 26 Zoophyte ?! Cnidaire + Dinoflagellé Monstres prometteurs… Collège de France, 2009