La flexibilité des symbioses entre bivalves et bactéries chimiotrophes : mécanismes, régulation et résilience

Flexibility of the symbiosis between Bivalves and chemosynthetic bacteria : mechanism, control and resilience

• Auteur / Autrice : Bérénice Piquet
• Direction : Sébastien Duperron, Ann Andersen
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie des organismes
• Date : Soutenance le 23/10/2018
• Etablissement(s) : Sorbonne université
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la nature et de l'Homme - Évolution et écologie (Paris ; 1995-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Biologie des organismes et écosystèmes aquatiques (Paris ; 2009-....)
• Jury : Président / Présidente : Patrick Cormier
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Paola Furla, Natacha Kremer, Marc-André Selosse
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Marie-Anne Cambon-Bonavita, Sophie Gaudriault

Mots clés

Mots clés contrôlés

Biologie marine

Symbiose

Bactéries

Mytilus edulis

Bivalves

Mots clés libres

Bathymodiolus azoricus

Bathymodiolus puteoserpentis

Mytilus edulis

Symbiose

Sources hydrothermales

Branchie

Apoptose

Multiplication cellulaire

Bathymodiolus azoricus

Bathymodiolus puteoserpentis

Mytilus edulis

Symbiosis

Hydrothermal vents

Gills

Apoptosis

Cell proliferation

Résumé

La symbiose entre les moules du genre Bathymodiolus et des bactéries sulfo-oxydantes et des méthanotrophes localisées dans les branchies permet à ces bivalves de vivre dans des environnements hostiles comme les sources hydrothermales sous-marines. Cette symbiose est flexible car l’abondance de chaque symbiote varie suivant la disponibilité de ses substrats. Notre objectif était d’étudier les mécanismes qui sous-tendent cette flexibilité à partir notamment d’expérimentations en aquariums, pressurisés ou non. La multiplication cellulaire dans la branchie, suivie à l’aide d’un marqueur de la mitose et par incorporation de nucléotides synthétiques, a montré des zones de multiplication dans la zone ciliée et la région dorsale de la branchie. L’apoptose, quantifiée par des marquages spécifiques, montre que les branchies des Bathymodiolus présentent un taux d’apoptose plus élevé qu’une moule côtière dépourvue de symbiotes. Ce sont surtout les bactériocytes les moins riches en symbiotes qui sont en apoptose, invalidant l’hypothèse d’une régulation directe des quantités de symbiotes par apoptose. La comparaison avec l’espèce côtière, Mytilus edulis montre un turn-over particulièrement important de la zone ciliée des Bathymodiolus, une possible adaptation à la symbiose et à l’environnement. La branchie d’une moule maintenue en l’absence des substrats de ses symbiotes change et présente des similarités avec celle de la moule côtière. Les Bathymodiolus relarguent de faibles quantités de leurs deux types de symbiotes, ce qui pourrait participer à la transmission latérale des symbiotes aux moules voisines. Cette première approche intégrée des mécanismes impliqués dans la flexibilité de la symbiose ouvrent de nouvelles pistes sur la manière dont hôte et symbiotes dialoguent.

Symbiosis between mussels of the genus Bathymodiolus and sulfur-oxidizing and methanotrophic bacteria located in their gills enables these bivalves to live in harsh environments, such as deep-sea hydrothermal vents. This symbiosis is flexible, as the abundance of each symbiont varies according to the available chemical substrata. Our goal was to investigate mechanisms underlying this flexibility based on experiments in vessels, pressurized or not. Cell proliferation in gills, monitored by immunolabelling of mitosis markers and by in vivo incorporation of synthetic nucleotides, showed multiplication areas in the ciliated zone and the dorsal region of the gills. Apoptosis, quantified by specific labelling, shows that Bathymodiolus gills display a higher apoptotic rate than coastal mussels without symbionts. Bacteriocytes with a low symbiont content are most frequently undergoing apoptosis, which invalidates the hypothesis of a direct regulation of the quantity of symbionts by apoptosis. The comparison with the coastal mussel Mytilus edulis enabled us to show an high cell turnover rate in the ciliated zone of Bathymodiolus, a possible adaptation to symbiosis and to the environment. The mussel gills maintained whithout substrates for the symbionts changed, and ended up displaying similarities with those of coastal mussels. Bathymodiolus releases little amounts of both types of symbionts, This could facilitate lateral transmission of the symbionts to neighbouring mussels. This first integrative approach of the mechanisms involved in symbiosis flexibility opens new perspectives on the way hosts and symbionts interact.