Physiologie respiratoire, comportementale et morpho-fonctionnelle des ostracodes Podocopes et Myodocopes et d'un amphipode caprellidé profond : stratégies adaptatives et implications évotutives

Respiratory, behavioral and morpho-functional physiology of Podocopid and Myodocopid ostracofs and deep caprellid amphipod : adaptation strategies and evolution implications

• Auteur / Autrice : Laure Corbari
• Direction : Jean Charles Massabuau
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences du vivant, géosciences et sciences de l'environnement. Océanographie, paléo-océanographie
• Date : Soutenance en 2004
• Etablissement(s) : Bordeaux 1

Mots clés

Mots clés contrôlés

Adaptation (physiologie)

Oxygène

Caprellidés

Ostracodes

Crustacés

Résumé

Sur Terre, l’augmentation de la pression partielle d’O2 (PO2) de environ 1-3 à 21 kPa (valeur actuelle) a accompagné l’explosion de la vie au Cambrien, il y a plus de 500 millions d’anne��es. Comprendre comment les premiers animaux ont pu s’adapter à ce changement majeur est un challenge important. Certains animaux, comme les ostracodes ont peu ou pas évolué depuis cette époque. Crustacés de petite taille (0,5 - 3 mm), ils vivent dans le sédiment, et/ou la colonne d’eau. Nous avons étudié la physiologie respiratoire d’ostracodes podocopes sans branchies, ni système circulatoire et d’ostracodes myodocopes, équipés de branchies et d’un système circulatoire. Nous montrons que lorsque l’oxygénation de l’eau varie, ces animaux sont incapables d’adapter leur ventilation et/ou leur activité cardiaque contrairement aux crustacés, poissons et mammifères actuels qui maintiennent ainsi une PO2 tissulaire originelle à 1-3 kPa. Par contre, ils adoptent une stratégie comportementale en migrant dans les sédiments (podocopes) où en fabriquant des nids (myodocopes), qui leur permettent de réguler indirectement l’oxygénation de leurs cellules. Les caprellidés, crustacés plus récents, colonisent à quelques millimètres près le même biotope. Nous les avons observés pour la 1ère fois vivant et montrés que, positionnés dans une eau où PO2 environ 15 kPa, ils possèdent des branchies peu favorables aux échanges gazeux alors qu’O2 et CO2 doivent diffuser principalement à travers leur corps. C’est vraisemblablement l’intensité de leurs mouvements qui contrôle leurs échanges gazeux et l’oxygénation de leurs tissus. Deux types d’ostracodes sont utilisés en paléocéanographie en tant que paléomarqueurs d’oxygénation des fonds marins. Nous n’avons trouvé aucune base physiologique entre taille des vestibules de Krithes et stratégie d’oxygénation de l’animal. Par contre, les Cytherellidae possèderaient des caractéristiques ventilatoire et morpho-fonctionnelles qui peuvent rendre compte d’une résistance accrue aux faibles oxygénations de l’eau.

On Earth, 500 million years ago, an O2 rise from a partial pressure (PO2) of about 1-3 to 21 kPa (present value) accompanied the life explosion in the lower Cambrian. To understand how the first animals faced this major change is a fundamental challenge. Some animals, such as ostracods have been established since that time. They are minute crustaceans (0. 5-3 mm), which are either living in the sediment and/or the water column. We studied the respiratory physiology of Podocopid ostracods, which lack gills and heart, and Myodocopid ostracods, equipped with gills, heart and circulatory system. We show that when water PO2 varies, these animals are unable to adapt their ventilation and/or cardiac activity contrary to modern crustaceans, fish and mammals that maintain an original tissue PO2 of about 1-3 kPa. However, they regulate their tissue O2 status by behavioural adaptation: Podocops adjust their tissue O2 status by migrating to sediment layers where the pore water PO2 is 3-5 kPa; Myodocops build nests where they are rebreathing in an hypoxic environment during daytime. Caprellids are more recent crustaceans colonizing the same biotope at water PO2 about15 kPa. We present the 1st report on living animals. They have small gills unfavourable to gas exchange whereas O2 and CO2 must diffuse through their thin body wall. We suggest that their body movement likely controls gas exchanges. Finally, we studied two types of ostracods used in paleoceanography as paleo-markers for bottom water oxygenation. We did not find any physiological evidence for a direct relationship between Krithe vestibule size and O2-supply mechanisms. However, Cytherellidae possess ventilatory and morphofunctional characteristics which could explain an increased resistance to low O2 by comparison to other ostracods.