Implication des canaux sodium voltage-dépendant dans la réponse aux toxines chez Crassostrea gigas : le cas des phycotoxines paralysantes

Involvement of the voltage-gated sodium channels in the response to toxins in Crassostrea gigas : the case of paralytic shellfish toxins

• Auteur / Autrice : Floriane Boullot
• Direction : Philippe Soudant
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie marine
• Date : Soutenance le 08/02/2017
• Etablissement(s) : Brest
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la mer (Plouzané, Finistère)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire des sciences de l’environnement marin (Plouzané, Finistère)
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Philippe Soudant, Pascal Favrel, Jordi Molgo, Raphaële Boydron-Le -Garrec, Valérie Fessard
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Pascal Favrel, Jordi Molgo

Mots clés

Mots clés contrôlés

Phycotoxines

Canaux sodiques

Crassostrea gigas

Mots clés libres

Crassostrea gigas

Toxines paralysantes

Alexandrium minutum

Canal sodium voltage-dépendant

Crassostrea gigas

Paralytic shellfish toxins

Alexandrium minutum

Voltage-gated sodium channel

Résumé

Lors des efflorescences de micro-algues productrices de toxines paralysantes (PST), les bivalves filtreurs peuvent bioaccumuler une grande quantité de toxines et devenir à leur tour toxiques, notamment pour l’homme. La quantité de toxines PST accumulée d’un individu à l’autre s’avère être très variable au sein même d’une population de bivalves. Ainsi, dans nos conditions expérimentales, la quantité de PST accumulées par des huîtres creuses, Crassostrea gigas, d’un même lot, exposées au dinoflagellé toxique Alexandrium minutum, variait d’un facteur 450. L’origine de cette variabilité est inconnue jusqu’alors mais l’une des hypothèses pour l’expliquer serait l’existence de plusieurs formes de canaux sodium voltage-dépendant (NaV), cible des PST, qui confèreraient aux bivalves des sensibilités différentes aux PST. L’objectif principal de cette thèse était de comprendre s’il existe une sensibilité individuelle aux PST différente entre les huîtres et si cette variabilité pouvait être due à des formes différentes de NaV.Une première partie a permis de caractériser le NaV chez C. gigas par une approche de biologie moléculaire. Deux gènes NaV ont été mis en évidence chez C. gigas : CgNaV1, codant un canal sodium et CgNaV2 codant un canal potentiellement sélectif du sodium et du calcium. L’épissage alternatif de CgNaV1 produits trois variants (A, B et C) avec des profils d’expression différents : au niveau des jonctions neuromusculaires pour CgNaV1A, dans les cellules nerveuses pour CgNaV1B et dans les deux pour CgNaV1C. L'acide aminé Q, observé dans le site de liaison aux PST (domaine II) de la séquence CgNaV1 pour les 3 variants et chez tous les individus des 4 populations étudiées, pourrait conférer aux huîtres une certaine résistance aux PST. Ainsi, les variants issus du génotypage/épissage de CgNaV1 ne seraient donc pas le point déterminant du niveau de bioaccumulation des huîtres.Une deuxième partie a permis d’étudier la sensibilité aux PST des nerfs de l’huître creuse C.gigas en relation avec l’accumulation de PST par une approche d’électrophysiologie. La sensibilité à la STX des nerfs cérébroviscéraux d'huîtres a été évaluée en étudiant leur potentiel d'action (CNAP).Il a été montré que les nerfs de C. gigas possédaient une sensibilité à la STX de l’ordre du micromolaire, ce qui leur confère une sensibilité intermédiaire parmi les bivalves. Cette sensibilité des nerfs peut varier selon la période à laquelle les huîtres ont été prélevées et potentiellement selon leur condition physiologique. Une pré-exposition des huîtres à A. minutum semble augmenter la résistance des nerfs à la STX. Cependant, aucune corrélation significative n'a été observée entre la sensibilité nerveuse à la STX et la charge en PST dans la glande digestive des huîtres.Il apparait donc que la variabilité de l’accumulation des PST par les huîtres résulterait plutôt d’une plasticité physiologique, en terme de filtration, d’ingestion et d’assimilation, que d’une sensibilité différentielle des NaV.

During bloom of microalgae producing paralytic shellfish toxins (PST), filtering bivalves can bio-accumulate a large quantity of toxins and become toxic for human consumption. The amount of accumulated PST can greatly vary from one individual to another within a bivalve population. Indeed, under our experimental conditions, the amount of accumulated PST by Pacific oysters, Crassostrea gigas, exposed to the toxic dinoflagellate Alexandrium minutum, varied by a factor of 450. To explain such variability we hypothesized the existence of several forms of voltage-gated sodium channel (NaV), target of the PST, resulting in different sensitivities to PST. The main objective of this thesis was to understand whether there are relationships between nerve sensitivity to PST, the different forms of NaV and the amount of accumulated PST.The NaV was first characterized in C. gigas by a molecular biology approach. Two NaV genes were reported in C. gigas: CgNaV1, encoding a sodium channel and CgNaV2 encoding a channel potentially selective for sodium and calcium. Alternative splicing of CgNaV1 produced three variants (A, B and C) with different expression profiles: at the neuromuscular junctions for CgNaV1A, in the nerve cells for CgNaV1B and in both for CgNaV1C. The amino acid Q observed in the binding site of PST (domain II), of the sequence CgNaV1 for the 3 variants and in all individuals from the 4 studied populations possibly provide some PST resistance to oysters. Thus, the variants resulting from the genotyping/splicing of CgNaV1 would not therefore be the determining factor of the level of bioaccumulation in oysters.A second part allowed studying the nerve sensitivity to PST of C. gigas oyster in relation to the accumulation of PST by an electrophysiology approach. The sensitivity to saxitoxin (STX, a PST) of the cerebro-visceral nerves from oysters was assessed by studying their action potential (CNAP). C.gigas nerves have been shown to have sensitivity to STX of the micromolar range, which gives them intermediate sensitivity among bivalves. This nerve sensitivity may vary depending on the period at which the oysters were collected and potentially according to their physiological condition. A preexposure of oysters to A. minutum appears to increase nerve resistance to STX. However, there was no significant correlation between STX nerve sensitivity and PST content in the oyster digestive gland.Overall, it appears that the variability of the PST accumulation by oysters would result rather from a physiological plasticity, in terms of filtration, ingestion and assimilation, than from a differential sensitivity of the NaV.