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Les crevettes abyssales ont-elles un sixième sens ?

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Les crevettes abyssales ont-elles un sixième sens ?

 

Magali Zbinden est maître de conférences à l’UPMC en biologie animale et chercheuse en physiologie animale et biologie marine au sein de l’équipe Adaptation aux Milieux Extrêmes du laboratoire Systématique, Adaptation, Évolution (CNRS/UPMC/MNHN/Université Antilles Guyane/IRD). Spécialiste des crevettes, elle embarque avec François Lallier pour la mission BioBaz en plein milieu de l’océan Atlantique avec pour objectif l’étude de l’adaptation sensorielle chez les crevettes abyssales.

 

 

Sur quoi portent vos recherches ?

 

Magali Zbinden : L’équipe et moi-même travaillons sur les écosystèmes chimiosynthétiques et notamment les sources hydrothermales, que l'on trouve le long des dorsales océaniques, véritables chaînes de montagnes sous-marines, qui parcourent tous les océans du globe. Ces écosystèmes sont très particuliers, les fluides s’échappant des cheminées hydrothermales à 350°C sont anoxiques et constitués de composés chimiques réduits tels que le sulfure, le méthane ou l’hydrogène, et de métaux lourds. Les sites que nous étudions se trouvent entre 800 et 3600 mètres de profondeur : il n’y a pas de lumière et donc pas de photosynthèse. La matière organique à la base du réseau trophique, ou réseau alimentaire, est produite grâce à la chimiosynthèse, réalisée par des bactéries chimioautotrophes. Ces bactéries sont soit sous forme libre, soit en association avec des animaux, ce que l’on appelle la symbiose. Depuis dix ans, mes recherches se concentrent sur les animaux vivant avec des ectosymbiontes, c’est-à-dire des bactéries qui vivent l’extérieur des tissus de leur hôte, contrairement aux endosymbiontes, comme ceux étudiés par François Lallier et Sébastien Duperron, qui vivent dans les tissus de l'hôte. Mon animal de prédilection est la crevette Rimicaris exoculata. Dotée d'une tête (céphalothorax) hypertrophiée, la crevette y héberge une véritable "chambre de culture de bactéries" présente sur toute la surface interne de sa carapace et sur une partie de ces pièces buccales.

 

Que savez-vous déjà sur la crevette et ses bactéries ?

 

M.Z : Aujourd’hui, nous connaissons la diversité morphologique, phylogénétique et métabolique des bactéries. Contrairement aux endosymbioses, les épibioses sont généralement constituées d'une grande diversité de phylotypes, avec notamment beaucoup de protéobactéries. Au niveau du métabolisme, on retrouve les mêmes que chez les moules typiques des sources hydrothermales, à savoir des bactéries qui utilisent du méthane et du sulfure. Mais nous avons montré que la crevette abrite également des bactéries capables d’utiliser le fer ou l’hydrogène. Cette grande diversité métabolique des bactéries permet à la crevette de coloniser différents sites dont les fluides ont des compositions chimiques très différentes. Nous avons récemment élucidé comment la crevette se nourrit. On savait depuis longtemps, grâce aux analyses des isotopes des tissus de l’animal, que la crevette se nourrit essentiellement de ses bactéries. Mais la manière dont elle se nourrit restait un mystère. Nous avons effectué des expériences in vivo dans des aquariums pressurisés IPOCAMPTM en incubant des crevettes avec différents types de substrats pour faire fonctionner les bactéries. Grâce au carbone marqué, 13 ou 14, nous avons pu mettre en évidence que le carbone passe dans les bactéries puis dans les tissus de la crevette. L’animal ne se nourrit donc pas en « grattant » et ingérant ses bactéries, comme cela avait été largement suggéré, mais par diffusion de petites molécules organiques à travers sa cuticule, ou exosquelette. Un système assez étonnant car la cuticule des crustacés est généralement décrite comme imperméable ! D’autant plus que la crevette dispose d’un tube digestif fonctionnel ! Des bactéries se trouvant également dans le tube digestif, nous avons fait jeûner la crevette et constaté que les bactéries étaient toujours présentes, montrant la présence d'une deuxième symbiose chez cet animal. A l'heure actuelle, nous ne savons pas encore comment elle fonctionne exactement.

 

Quelles sont vos thématiques de recherche pendant la campagne ?

 

M.Z : J’ai deux grandes thématiques de recherche. Tout d’abord je vais m’intéresser à d’autres crevettes car il existe trois ou quatre espèces très proches phylogénétiquement de Rimicaris exoculata sur les sites que nous allons visiter au cours de la campagne Biobaz. Ces espèces auraient également des associations avec des bactéries mais différentes de mon modèle. Nous allons donc observer la cavité céphalothoracique et le tube digestif de ces crevettes via des expérimentations in vivo et comparer avec Rimicaris exoculata.

La seconde thématique concerne l’adaptation sensorielle chez les crevettes, pour laquelle il existe très peu d’études. Les sources hydrothermales profondes sont des écosystèmes relativement éphémères dépendants des activités volcaniques des dorsales océaniques. Les espèces endémiques de ces sources sont ainsi menacées d’extinction à chaque fois que la source s’éteint, et la recherche de nouveaux sites hydrothermaux est donc un point crucial dans les phénomènes de dispersion et de colonisation de ces espèces. La dispersion et la colonisation se font généralement au stade larvaire. Mais les adultes, notamment Rimicaris exoculata, qui doit veiller à l'approvisionnement de ses symbiontes en composés chimiques, doivent être capable de détecter les émissions de fluide. Nous débutons tout juste cette thématique, avec ma collègue Juliette Ravaux, également enseignant-chercheur en biologie des organismes dans l'équipe Adaptations aux Milieux Extrêmes. Les questions qui se posent sont nombreuses « quels sont les signaux captés par les animaux : température, concentration de sulfure, nourriture ? Quels sont les récepteurs impliqués ?»

 

A bord, j'aurai l'opportunité d'effectuer des expérimentations in vivo dans les aquariums pressurisés IPOCAMPTM pour aborder un volet d’étude comportementale. Je conditionnerai également des échantillons pour les différentes analyses qui seront réalisées ultérieurement une fois revenu sur la terre ferme: notamment une approche descriptive sur les structures sensorielles, ainsi que des études de biologie moléculaire sur les récepteurs sensoriels des crustacés qui sont encore très mal connus.

La campagne sera également l’occasion de ramener des animaux pour l’exposition « AbyssBox, la vie sous pression » à l’Océanopolis de Brest. En plus des spécimens de crevettes et de crabes présentés depuis Avril 2012, nous allons essayer cette année de ramener des moules !

 

 

Pour en savoir plus :

Le laboratoire Systématique, Adaptation, EvolutionNouvelle fenêtre

Nouvelle fenêtre

L’interview de François Lallier, chef de la mission BioBazNouvelle fenêtre

L’interview de Sébastien Duperron, spécialiste de la symbiose entre animaux marins et bactériesNouvelle fenêtre

L'interview de Bruce Shillito, biophysicien et créateur d'aquariums pressurisésNouvelle fenêtre

AbyssBox, la vie des profondeurs enfin révélées au grand publicNouvelle fenêtre

 



31/07/13