Étude de la photo-perception et du contrôle de l’émission lumineuse chez le polychète marin Tomopteris helgolandica (Tomopteridae)

Details

Supervisors

Mallefet, Jérôme

Faculty

Faculté des sciences

Degree label

Master [120] en biologie des organismes et écologie, à finalité approfondie

Abstract

La bioluminescence est par définition une production de lumière visible par un organisme vivant moyennant une réaction biochimique. Dans l’environnement marin, près de 78% des organismes sont bioluminescents, utilisant cette capacité à des fins variées, telles que la prédation, la communication ou encore la reproduction. Tomopteris helgolandica est un polychète holoplanctonique transparent vivant dans la zone mésopélagique de l'Atlantique Nord. Cet annélide bioluminescent produit une lumière jaune au niveau de ses parapodes au sein de glandes appelées glandes de la rosette. Des études précédentes ont démontrées que son émission lumineuse est sous le contrôle du système nerveux, via l’acétylcholine, les récepteurs nicotiniques ainsi que les canaux calciques de type L. Plus récemment, la présence de photorécepteurs extra-oculaires associés aux sites d’émission de lumière a été observée chez quatre espèces bioluminescentes, à savoir le cténophore Mnemiopsis leidyi, l'ophiure Amphiura filiformis, la crevette Janicella spinicauda et le requin Etmopterus spinax. Ces recherches ont menées à l'hypothèse que la photoréception extra-oculaire de la bioluminescence pourrait jouer un rôle dans la régulation de la production de lumière directement au niveau du site de production de lumière. Une opsine extra-oculaire, l’opsine 4, ayant été retrouvée dans le transcriptome du corps de T. helgolandica lors d’une étude précédente, plusieurs questions se posent, à savoir : (i) T. helgolandica dispose-t-il des acteurs moléculaires liés (ia) au contrôle de son émission de lumière via l’acétylcholine; et (ib) à la photo perception via une opsine 4 ? Ensuite, (ii) où se situe les sites d’expression des acteurs principaux impliqués dans les deux phénomènes photo-biologiques chez T. helgolandica, à savoir les récepteurs à l’acétylcholine et l’opsine 4? Les analyses transcriptomiques ont permis la mise en évidence de la présence des protéines impliquées dans les cascades de transduction des récepteurs nicotiniques et de l’opsine 4. Les analyses immunologiques ont quant à elles révélées la présence et la localisation des récepteurs nicotiniques ainsi que l’opsine 4 au sein des glandes de la rosette de T. helgolandica situées dans ses parapodes. Ces résultats démontrent que T. helgolandica possède les protéines nécessaires pour contrôler et percevoir sa bioluminescence. Ainsi, les premières évidences d'un couplage entre la photoémission et la photo perception chez un polychète ont été mises en avant lors de ce travail. Les résultats obtenus tendent à renforcer l’hypothèse selon laquelle il y aurait une convergence fonctionnelle évolutive de la régulation de la bioluminescence via la réception de la lumière au niveau des cellules/organes émetteurs de lumière chez les organismes lumineux.