Régulation de la fonction cardio-respiratoire au cours du cycle de vie de Nothobranchius furzeri : rôle de la température

Cardio-respiratory function during Nothobranchius furzeri life cycle : temperature impact

• Auteur / Autrice : Marie Durollet
• Direction : Christel Lefrançois, Nathalie Imbert
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physiologie, biologie des organismes, populations, interactions
• Date : Soutenance le 18/12/2015
• Etablissement(s) : La Rochelle
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'environnement Gay Lussac (La Rochelle ; 2009-2018)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Littoral, Environnement et Sociétés (La Rochelle)
• Jury : Président / Présidente : Patrick Prunet
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Christel Lefrançois, Nathalie Imbert, Patrick Prunet, Yann Voituron, David J. McKenzie, Michaël Rera
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Yann Voituron, David J. McKenzie

Mots clés

Mots clés contrôlés

Cyprinodontiformes

Vieillissement

Température -- Effets physiologiques

Interactions cardio-pulmonaires

Mots clés libres

Capacité métabolique aérobie

SDA

Locomotion

Reproduction

Performances cardiaques

Flux de calcium

Sénescence

Temperature

Nothobranchius furzeri

Aerobic metabolic scope

SDA

Locomotion

Reproduction

Cardiac performances

Calcium handling

Aging process

Temperature

Nothobranchius furzeri

Résumé

Le système cardio-respiratoire joue un rôle prépondérant au sein d’un organisme, en permettant notamment l’apport et la distribution du dioxygène et des nutriments à l’ensemble des cellules. Mieux comprendre les modifications du système cardio-respiratoire au cours de la vie est donc un élément central dans l’évaluation de la capacité de l’organisme à répondre à ses différents besoins énergétiques, ainsi que dans la compréhension du phénomène de mortalité naturelle liée à la sénescence. Cette étude a été réalisée sur un vertébré à durée de vie extrêmement courte (~6 mois), le poisson Nothobranchius furzeri. La température, en plus d’être considérée comme l’un des principaux facteurs environnementaux susceptibles d’influencer la physiologie des téléostéens, est connue pour son effet régulateur sur la longévité. Ainsi, les individus étaient acclimatés à deux températures, 26 °C considérée comme la température optimale chez cette espèce, et une température réduite de 22 °C. Au niveau individuel, les réponses biologiques ont été explorées au travers des performances physiologiques comme mesure indirecte de la fitness : la capacité métabolique aérobie (AS), la croissance, les performances de reproduction, de locomotion et de digestion. A l’échelle sub-individuelle, les mécanismes de régulation de la fonction cardiaque ont été examinés via une étude morpho-fonctionnelle des cardiomyocytes. Les résultats mettent en évidence la présence au cours de la vie de deux phases bien distinctes délimitées par un âge optimal : (1) une première phase d’élévation de l’AS des stades juvénile à adulte ; suivie (2) d’une seconde phase, synonyme de déclin de l’AS, des indicateurs cardiaques et des niveaux d’activités ciblés, associés probablement à l’entrée en sénescence. Une réduction de température accroit la longévité, et retarde les effets néfastes du vieillissement sur l’AS, et les performances cardiaques. Cette étude contribuera à établir une vision globale des effets du vieillissement sur la fonction cardio-respiratoire et à mieux comprendre les mécanismes mis en jeu lors d’un allongement de la longévité par une réduction de la température.

Cardio-respiratory system plays a key role in an organism by delivering oxygen and nutrients towards the cells. Exploring its age-dependant changes is therefore a corner stone for assessing the organism capacity to meet its energetic needs along its life cycle, and for the understanding of mechanisms involved in the mortality due to aging process. This study was realized in a vertebrate with an extremely short lifespan (~6 months), the fish Nothobranchius furzeri. Temperature is an external factor that regulates longevity. Here, fish were acclimatized at two temperatures, 26 °C considered as the optimal temperature for this species, and 22 °C. Biological responses of fish were evaluated at individual level through the assessment of aerobic metabolic scope (AS), growth, reproduction, locomotion and digestion, which are considered to be relevant indirect measurement of fitness. Furthermore, mechanisms involved in the cardiac function regulation were explored through a morpho-functional study of cardiomyocytes. Along the individual life cycle, two phases were emphasized: 1) the first corresponds to AS elevation from the juvenile to the adult stages, following by 2) a second phase reflecting the entrance in the senescent stage, characterized by the decline in AS, cardiac performances and in activity level. A temperature reduction increases the individual longevity and slows-down deleterious effect of aging on both AS and cardiac function. This study will contribute to provide a global vision of senescent effects on cardio-respiratory system, and a better understanding of the mechanisms involved in temperature-dependent increase in longevity.