Couplage genotype-phenotype et biais...
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Couplage genotype-phenotype et biais d’echantillonnage
Anne-Leïla Meistertzheim*, Nelly Le Goïc, Alain Marhic, Christian Tartu, Virginie Raehm and Marie-Thérèse ThébaultMarie Thérèse Thébault.
Laboratoire des Sciences de l’Environnement Marin (LEMAR), UMR-CNRS 6539, Institut Universitaire Européen de la Mer, Université de Bretagne Occidentale, Plouzané, France*[email protected]
Contexte
Modification de l’environnement ex: Pollutions chroniques et accidentelles
rejets urbains, industriels et agricoles,
eutrophisation, marées noiresnoires...
Facteurs de STRESS majeur pour les écosystèmes côtiers
Mé l d h d bMétaux lourds, hydrocarbures, pesticides, hypoxie
Recherche de biomarqueurs à différents niveaux d’intégration
Gène ExpressionGèneCelluleOrganismePopulation
Expression
Physiologie
PolymorphismePopulation Polymorphisme
Couplage génotype/phénotype
Réponses à court terme : expression de gènes, réseau de gènes
Etude de l'expression de différents gènes d'intérêt régulés par l'exposition à des contaminants gè
ne
Site témoin Site contaminé
ion
d’un
gE
xpre
ssd’
inté
rêt
Gradient de contamination
Etude simultanée de l'expression de nombreux gènes en milieu naturel (estuaires contaminés)
Recherche de marqueurs génétiques de contamination à court terme (physiologie des individus)
Réponses à long terme : études de polymorphisme
Etude des fréquences alléliques de gènes d’intérêt dans des populations soumises à différentes contaminationscontaminations
Fréquence de l'allèle A
Gradient de contamination
Les individus porteurs de l'allèle A semblent plus « résistants » à la contamination (meilleure survie)
Recherche de marqueurs génétiques de contamination à long terme (effet sur plusieurs générations)
et de marqueurs génétiques plus ou moins associés à une meilleure résistanceq g q p
Biais rencontrés
Recherche d’indicateurs biologiques et de biomarqueurs
Espèce sentinelle
I t tid l btid lIntertidale ou subtidale
espèce fixée
Etude physiologique et/ou génétique
Expérimentation
Populations naturellesPopulations naturelles
Exemple d’une espèce sentinelle et des biomarqueurs associés
Modèle biologique
L’h ître cre seL’huître creuseCrassostrea gigas
› mollusque bivalve filtreur
› à large répartition et d’intérêt économique
it é i t tid l
Sites d'échantillonnage
› Espèce sentinelle présente› situé en zone intertidale
› facile à échantillonner
›facile à maintenir en laboratoire
Espèce sentinelle présente
› Site témoin
› Site pollués (gradient de pollution)ac e à a te e abo ato e
› bivalve modèle au niveau européen
Choix des individus sur l’estran
• Faut-il choisir des individus placés au même niveau d’émersion entre les différentes populations étudiées?p p
• Faut-il choisir d’échantillonner les individus selon un transect (haut-bas)?
Choix des individus sur l’estran
SHSB
• Echantillonnage non représentatif
Echantillonnage = présence maximale
• Densité-dépendante• Lien avec la pente de la bande huîtrière
Choix des individus sur l’estran
Polymorphisme enzymatique Polymorphisme enzymatique (m(méétabolisme basal tabolisme basal avecavecPhosphoGlucose Isomerase, Arginine Kinase, PhosphoGlucoMutase, Malate PhosphoGlucose Isomerase, Arginine Kinase, PhosphoGlucoMutase, Malate DeHydrogenase, Malate PhosphoIsomerase, Leucine AminoPeptidase, Asparte DeHydrogenase, Malate PhosphoIsomerase, Leucine AminoPeptidase, Asparte AminoTransferaseAminoTransferase)) Océan atlantiqueAminoTransferaseAminoTransferase)) Océan atlantique
A, Q, SB : 30% temps d’émersionSH (même site SB) : 45% temps d’émersionSH (même site SB) : 45% temps d émersion
Indice de différenciation génétique (Weir et Cockerham test)0,08
A-QSB-A 0,05 A-SH
Q SH
0,04
0,06Q-SB
ues
(W.C
.)
0,02
0,03
0,04Q-SHSB-SH
alue
s (W
.C.)
0,00
0,02
FSt v
alu
0,00
0,01
0,02
FSt v
a
PGI AATAK PGM MDH MPI LAP-0,02
locus
-0,01 PGI AATAK PGM MDH MPI LAP
locus
SB ≠ Q & A SH = Q & ASB ≠ SH
Choix des individus sur l’estran
• Faut-il choisir des individus placés au même niveau d’émersion entre les différentes populations étudiées?p p
• Faut-il choisir d’échantillonner les individus selon un transect (haut-bas)?
OUI
NON
Choix des individus sur l’estran
• Faut-il choisir des individus placés au même niveau d’émersion entre les différentes populations étudiées?p p
• Faut-il choisir d’échantillonner les individus selon un transect (haut-bas)?
OUI
NON
• Faut-il choisi des individus de même stade et/ou âge (recrues, adultes, juvéniles)?
Juvéniles : comment les identifier? mmJuvéniles : comment les identifier?Adultes : comment les âger?
• Faut-il choisir des Individus cultivés ou naturalisés? 1 --L
Mei
ster
tzhe
imL
Mei
ster
tzhe
im
Facteur de stress supplémentaire : anoxie
1 cm , A, A
supplémentaire : anoxie
Choix des individus lors de l’étude physiologique
• Faut-il comparer les indices physiologiques à la même date entre les sites?
• Faut-il identifier les individus et comparer les individus de même sexe, même stade de gamétogénèse? (Choix des organes étudiés)même stade de gamétogénèse? (Choix des organes étudiés)
Choix des individus lors de l’étude physiologique
Teneur en HSP dans la masse viscérale sur les 3 sites
140
/gpr
ot
Quiberon Arcouest Squiffiec Bas
A (7NI0+3NI1)Q (6NI0+4NI1)
A (5NI0+2NI1+3F1)Q (3NI0+5NI1+2F1)
A (3NI0+3NI1+1M1+3F1 )Q (1NI0+1M1+8F1)SB (3NI +2H +5F )
40
90
e H
SP m
g/ A (10NI0)Q (NI0)SB (NI0)
Q (6NI0 4NI1)SB (1NI0+2NI1+2M1+5F1)
SB (10F1)SB (3NI0+2H1+5F1)
-10
40
décembre janvier février mars avril mai
Moy
enn
A (3NI0+7F1 )Q (1NI1+5F1+8F2)SB (2NI0+3M1+3F1+1F2+1M2)décembre janvier février mars avril mai
dates
Stress plus Comparé ce qui est comparable…
Choix des tissues analysés: Branchies manteau masse visérale (+ gonade)
Stress plus important au mois mars à
ArcouestChoix des tissues analysés: Branchies, manteau, masse visérale (+ gonade)Arcouest
Choix des tissues lors de l’étude physiologique
7080
Branchies160
Glande digestives) ab
b
3040506070
6080
100120140
/(g o
f pro
tein
a
ab
b
Œufs ?
AQSB 0
1020
F0 F1 F2 F3 F4 F5 F6 M1 M2 M3 M40
2040
F0 F1 F2 F3 F4 F5 F6 M1 M2 M3 M4
HS
P m
g a abb
F: femelleM: mâleStage 0 : reposStage 1-2 : croissanceStage 3 : mature Différences obtenues uniquement aux stades maturesStage 3 atu eStage 4-5 : atrésieStage 6 : repos après ponte
Différences obtenues uniquement aux stades matures
• Organe non-soumis à l’influence de gamétogénèseS i i d d t l d d ti
Recherche d’un organe répondant au stress
ou Suivi du marqueur pendant un cycle de reproduction
• Identification des stades
Choix des individus lors de l’étude physiologique
• Faut-il comparer les indices physiologiques à la même date entre les sites?
• Faut-il identifier les individus et comparer les individus de même sexe, même stade de gamétogénèse?
Oui, MAIS…
même stade de gamétogénèse? OUI
Inconvénients: vitesse de gamétogénèse différentes, sites particuliers7
&W
)
N=30
4
5
6
ondi
tion
(M& N=30 Atresie
A
1
2
3
Indi
ce d
e C
o AQSB
mois
I
Couplage phénotype-génotype
1 site : 20 prélèvements/ an de 45 individus (30 Indice de Condition)
IC, autres indices
900 individus par site = 3600 pour 4 sites
300 individus par site = 1200 pour 4 sites
autres indices
300 individus par site = 1200 pour 4 sites
Sexe, stade, date
17%
50 individus identifiés par site = 200 pour 4 sites
date
• Génotypage : minimum de 100 individus
• Couplage phénotype-génotype : 1700 individus par échantillonnage?
• Couplage phénotype-génotype difficile en période de reproduction
REPOS ou STADE déterminé
Une grande équipe:
• Le labo:
LEMAR, RSA, Alain Marhic, Nelly Le Goïc et Christian Tartu
• Les ostréiculteurs:
Sébastien Lemoine,Sébastien Lemoine, Catherine Le Pottier, Jean-Yves Le Gall
• les stagiaires:
F L Hélè C lliFanny Lecuy, Hélène Collin, Claire Bertolone, Virginie Raehm et Thibault LagadecRaehm et Thibault Lagadec
140
160
Squiffiec Bas
80
100
120 Squiffiec Haut
20
40
60
0F0 F1 F2 F3 F4 F5 F6 M1 M2 M3 M4