Post on 04-Apr-2015
Coral bleaching under thermal stress: putative involvement of
host/symbiont recognition mechanisms
A. AIGLE, M. BARTOLOME et C. RIBEREAU
M1 BEM, UE 227 FLUC
D’après Jeremie Vidal-Dupiol et al., 2009
Pocillopora damicornis
Récifs coralliens : Biodiversité et complexité écologique
Haute production primaire
Valeur écologique et économique considérable
blog-ecologie.fr
IntroductionMatériels et Méthodes
Résultats Discussion ConclusionConclusionDiscussion ConclusionRésultats Discussion Conclusion
3 dernières décennies : augmentation de la fréquence et de l’amplitude de ces perturbations : naturelles + anthropiques Réchauffement climatique
Blanchiment des coraux Forte mortalité
Ex: 1998, mort de 16% des coraux du mondemaxisciences.com
IntroductionMatériels et Méthodes
Résultats Discussion ConclusionConclusionDiscussion ConclusionRésultats Discussion Conclusion
Cause = stress environnementaux : augmentation anormale des
températures + forte irradiance solaire.
Origine physiologique :
Rupture de la symbiose mutualiste phototrophe entre l’hôte
(scléractiniaire) et l’endosymbionte (dinoflagellé)
Au niveau moléculaire : 1er effet = photoinhibition surproductionde ROS (toxiques) perte du symbionte par :
- nécrose et apoptose
- digestion in situ du symbionte par l’hôte
- exocytose / « pincement »
- détachement de la cellule hôte
Nombreuses études pour tenter de comprendre les mécanismes moléculaires de réponse au stress.
IntroductionMatériels et Méthodes
Résultats Discussion ConclusionConclusionDiscussion ConclusionDiscussion Conclusion
Objectif :
Identifier les gènes intervenant dans les 1ères
étapes du stress thermique (avant le blanchiment)
à l’origine de l’arrêt de la symbiose
biomarqueurs de la « santé » des coraux.
Photo d’un groupe de nubbins (expérience de thermotolérance). Schéma du protocole de stress thermique.
Matériel biologique utilisé et protocole de stress thermique
Espèce étudiée : Pocillopora damicornis.
Carte de l’Indonésie et localisation du site de prélèvement.
- 46 nubbins répartis en deux groupes (stressé et contrôle) + acclimatation à 28°C.
Mise en place du protocole de stress thermique déclenchant in situ un blanchiment de masse.
Introduction Matériels et Méthodes
Résultats Discussion Conclusion
Lombok
EXPERIENCES REALISEES ET BUTS :
(1) Expérience de suivi du blanchiment : Déterminer à quel moment s’effectue la rupture de symbiose.
(2) Hybridation soustractive suppressive : Construction de banques d’ADNc induisant / réprimant le blanchiment.
(3) Séquençage EST + analyses BLASTX et BLASTN : Sélection et caractérisation des gènes d’intérêt.
(4) Q-RT-PCR : Déterminer, à différents stades du stress thermique, la quantité de transcrits pour
les gènes d’intérêt.
(5) RACE-PCR (rapid amplification of cDNA ends) : Caractériser l’ORF (extrémité 3’ et 5’ des ADNc) des ADNc candidats dans le but
de construire les amorces spécifiques des gènes correspondants.
(6) PCR croisées sur l’holobionte (hôte + symbionte) et deux espèces de Symbiodinium en culture pure :
Déterminer quel organisme (hôte ou symbionte) exprime les gènes candidats.
(7) Expériences d’immunolocalisation : Déterminer la zone d’expression, chez Pocillopora damicornis, des gènes
candidats.
Introduction Matériels et Méthodes
Résultats Discussion ConclusionConclusionDiscussion ConclusionRésultats Discussion Conclusion
Suivi du blanchiment :
Stressé Contrôle
15 j : début du blanchiment pas de blanchiment
18j : blanchiment total
Densité de Symbiodinium spp pendant une période de stress.
Lot stressé
Lot contrôle
Diminution de 79,9%
Arrêt de la symbiose
Introduction Matériels et Méthodes
Discussion ConclusionConclusionDiscussion ConclusionRésultats Discussion Conclusion
2 gènes spécifiques trouvés : appartiennent à la classe fonctionnelle cellule / cellule ou cellule / ligand.
Pdcyst-rich : similarité avec des protéines impliquées dans l’adhésion cellulaire.
Domaine fonctionnel connu (motif cystéine) Protéine fonctionnelle ?
similarités avec Nematostella vectensis
PdC-Lectin : domaine DC SIGN: lectines de type C Domaine fonctionnel connu (protéines extracellulaires des Métazoaires
(CTLD)) Protéine fonctionnelle ?
Similarités avec la protéine Millectine (Acropora millepora).
Reconnaissance et liaison avec des mannoses Ca² dépendantes ?⁺
Exclusivement chez le scléractiniaire
Introduction Matériels et Méthodes
Discussion ConclusionConclusionDiscussion ConclusionRésultats Conclusion
Taux de transcription de PdC-Lectin et Pdcyst-rich en parallèle avec l’indicateur classique du blanchiment
Pdcyst-rich
PdC-Lectin
Densité de symbiontes
Diminution de la transcription
Suivi du taux d’expression
Introduction Matériels et Méthodes
Discussion ConclusionConclusionDiscussion ConclusionRésultats Conclusion
Schéma général de l’anatomie de P. damicornis.
Immuno-marquage de PdC-Lectin au niveau des cellules endodermales du tissu oral des polypes.
Introduction Matériels et Méthodes
Discussion ConclusionConclusionDiscussion ConclusionRésultats Conclusion
Schéma d’une coupe histologique au niveau des polypes de P. damicornis
Introduction Matériels et Méthodes
Discussion ConclusionConclusionDiscussion ConclusionRésultats Discussion Conclusion
Immuno-marquage de Pdcyst-rich dans les cellules calicoblatsiques
Schéma général de l’anatomie de P. damicornis.
Schéma d’une coupe histologique du coenosarc chez P. damicornis
Originalité de cette étude : conditions « naturelles » (amplitude etrapidité de l’augmentation des températures).
2 gènes isolés : Down regulation
• Pdcyst-rich Problème : domaine fonctionnel commun à un grand nombre de protéines différentes fonctions. Expression + stockage : ectoderme calicoblastique.
HYPOTHESE : Rôle possible dans les processus de minéralisation et de calcification ?
Concordance entre les effets du stress (arrêt de croissance et calcification) et la diminution de la transcription.
Étude récente chez Montastraea faveolata.
Introduction Matériels et Méthodes
Discussion ConclusionConclusionDiscussion ConclusionRésultats Discussion ConclusionDiscussion
• PdC-Lectin Alignement + analyse structurale valide la fonction de PdC-Lectin :
reconnaissance et liaison de mannose Ca² ⁺ dépendantes.
HYPOTHESE : Rôle dans l’acquisition et la séquestration du symbionte
Plusieurs travaux sur les lectines (Acropora millepora, Laxus oneistu, Fungia scutaria) tendent à valider cette hypothèse.
Zone d’expression : endoderme en contact avec les symbiontes + interface hôte / symbionte
Recrutement et acquisition par interaction avec les ligands mannose du symbionte ?
Introduction Matériels et Méthodes
Discussion ConclusionConclusionDiscussion ConclusionRésultats Discussion ConclusionDiscussion
Introduction Matériels et Méthodes
Résultats Discussion Conclusion
Obtention d’un biomarqueur fonctionnel de stress
thermique : évaluer la santé des colonies.
Mise en évidence d’un nouveau mécanisme
hypothétique du blanchiment = diminution de la
séquestration et de l’acquisition des Symbiodinium.
Autre étude : blanchiment = réponse immunitaire innée de l’hôte contre les symbiontes (suite à la production de ROS) exocytose + apoptose.
Millectine : rôle dans la réponse immunitaire innée + séquestration des Symbiodinium (Kvennefors ECE et al., 2008).
CTLD invertébrés : première structure de la reconnaissance du non soi + défense humorale (Alex N. Zelensky and Jill E. Gready, 2005) + acquisition / séquestration des Symbiodinium (Jeremie Vidal-Dupiol et al., 2009).
Remarques :
Vocabulaire : ‘zooxanthelle’
Discussion PdC-Lectin : emballement ?
Rôle du symbionte ? Relation mutualiste
Introduction Matériels et Méthodes
Résultats Discussion Conclusion
• J. Vidal-Dupiol, M. Adjeroud, E. Roger, L. Foure, D. Duval, Y. Mone, C. Ferrier-Pages, E. Tambutte, S. Tambutte, D. Zoccola, D. Allemand, G. Mitta, 4/08/2009, Coral bleaching under thermal stress: putative involvement of host/symbiont recognition mechanisms, BMC Physiology 9:14.
• Alex N Zelensky1 and Jill E Gready, Août 2004, C-type lectin-like domains in Fugu rubripes. BMC Genomics.
• Alex N. Zelensky and Jill E. Gread, Octobre 2005, The C-type lectin-like domain superfamil. FEBS Journal.
• Charneau Sébastien, Janvier 2005, Approches moléculaires des mécanismes mis en jeu en fin de schizogonie intraérythrocytaire de Plasmodium falciparum (agent du paludisme) par Hybridation soustractive suppressive et Puce à ADN (Matériel et méthodes).
• • E.C.E. Kvenneforsa, W. Leggata,c, O. Hoegh-Guldberga, B.M. Degnanb, A.C. Barnesa, 11/06/2008, An
ancient and variable mannose-binding lectin from the coral Acropora millepora binds both pathogens and symbionts, Developmental and Comparative Immunology (2008) 32, 1582–1592.
• Kvennefors, E. Charlotte E., Leggat, William, Kerr, Caroline C., Ainsworth, Tracy D., Hoegh-Guldberg, Ove, and Barnes, Andrew C. (2010) Analysis of evolutionarily conserved innate immune components in coral links immunity and symbiosis. Developmental and Comparative Immunology, 34 (11). pp. 1219-1229. ISSN 1879-0089.
• S. Bulgheresi, I. Schabussova, T. Chen, N.P. Mullin, R.M. Maizels, J. A. Ott, Avril 2006, A New C-Type Lectin Similar to the Human Immunoreceptor DC-SIGN mediates Symbiont Acquisition by a Marine Nematode, Envir. Microbiology p. 2950–2956 Vol. 72, No. 4.
• V.M. Weis, Cellular mechanisms of Cnidarian bleaching: stress causes the collapse of symbiosis, 6/08/2008, The Journal of Experimental Biology 211, 3059-3066.
• Vimal Julien, mai 2007, Physiopathologie des coraux.
Bibliographie
Schémas x : Schémas de présentation de la technique SSH (Supression Subtractive Hybridisation)
Introduction Matériels et Méthodes
Résultats Discussion ConclusionConclusionDiscussion ConclusionRésultats Discussion Conclusion
Schémas x (suite) : Schémas de présentation de la technique SSH (Supression Subtractive Hybridisation)
Introduction Matériels et Méthodes
Résultats Discussion ConclusionConclusionDiscussion ConclusionRésultats Discussion Conclusion
(9) Seconde PCR suppressive : utilisation des amorces imbriquées Augmentation de la concentration en séquences différentielles (e). Diminution de l’enrichissement en séquences de base (b).
(10) Clonage des produits PCR et construction de quatre banques d’ADNcBIG : gène induisant le blanchiment (x2).BRG : gène réprimant le blanchiment (x2).
Schémas x (suite) : Schémas de présentation de la technique SSH, résultats de la première PCR suppressive.
Introduction Matériels et Méthodes
Résultats Discussion ConclusionConclusionDiscussion ConclusionRésultats Discussion Conclusion