La biominéralisation chez les coraux Scléractiniaires : étude de la matrice organique et des transports ioniques

Biomineralization in Scleractinian corals : a study of organic matrix and ionic transports

• Auteur / Autrice : Sandrine Puverel
• Direction : Denis Allemand, Patrick Payan
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Aspects moléculaires et cellulaires de la biologie
• Date : Soutenance en 2004
• Etablissement(s) : Nice

Mots clés

Mots clés contrôlés

Calcium

Ectoderme

Coraux

Minéralisation (biologie)

Résumé

Les biominéraux, qui désignent les structures minérales rigides formées par les organismes, sont extrêmement répandus dans le monde vivant. Chez les coraux Scléractiniaires, le processus de biominéralisation conduit à la formation d'un exosquelette constitué de carbonate de calcium cristallisé sous la forme d'aragonite. La minéralisation est régulée, comme dans tous les biominéraux, par une fraction organique nommée matrice organique, et nécessite le transport d'ions calcium et de bicarbonate au niveau du site de formation du squelette. Ce travail de thèse consiste en l'étude de ces deux aspects de la biominéralisation chez les coraux Scléractiniaires. Grâce à l'utilisation d'anticorps polyclonaux dirigés contre la matrice organique extraite de l'exosquelette de corail, nous avons pu montrer que la biominéralisation chez les coraux est un processus biologiquement contrôlé et que l'ectoderme calicoblastique constitue le site de synthèse et de sécrétion de la matrice organique. Par des approches biochimique et moléculaire, nous avons entrepris l'étude des protéines de matrice des coraux Stylophora pistillata et Pavona cactus et obtenu six microséquences qui permettront de les caractériser. De plus, en réalisant un marquage des protéines de la matrice de corail avec des acides aminés radioactifs, nous avons mis en évidence la présence de protéines de matrice de faible poids moléculaire au sein d'un biominéral. Nous avons également montré qu'une BMP ("Bone Morphogenetic Protein") était exprimée chez le corail Acropora sp. Au stade adulte et initié l'étude de son rôle potentiel dans la formation du squelette corallien. Concernant les apports ioniques nécessaires à la biominéralisation, nous nous sommes principalement intéressés aux mécanismes de transport du calcium. Nous avons ainsi mis en évidence la présence d'une calcium-ATPase dont la localisation au niveau de l'ectoderme calicoblastique suggère qu'elle est impliquée dans le transport de calcium vers le site de minéralisation.

Biominerals are mineral structures made by organisms that are very widespread in the living world. In Scleractinian corals, biomineralization leads to the formation of an exoskeleton composed of aragonitic calcium carbonate. As in all biominerals, the mineralization process is controlled by an organic fraction called organic matrix and requires calcium and bicarbonate transport towards the mineralization site. This work focuses on these two aspects of the biomineralization process in Scleractinian corals. Using polyclonal antibodies raised against the organic matrix extracted from the coral exoskeleton, we showed that coral biomineralization is a biologically-controlled process and that the calicoblastic ectoderm is the site of organic matrix synthesis and secretion. Moreover, we studied matrix proteins from the corals Stylophora pistillata and Pavona cactus, and obtained six microsequences which will be used to characterize these proteins. In addition, by labelling coral organic matrix proteins with radioactive amino acids, we showed the presence of low molecular weight proteins within a biomineral. We also observed the expression of a BMP (Bone Morphogenetic Protein) in the adult coral Acropora sp. And have begun to study the potential role of this protein in coral skeletal formation. Concerning the supply of ions essential to biomineralization, we investigated the molecular mechanisms of calcium transport. We characterized a calcium-ATPase that is located in the calicoblastic ectoderm, suggesting that this protein is involved in calcium transport toward the mineralization site.