Compréhension des mécanismes de biominéralisation : quantification spatialisée des fractions minérale et organique et influence de facteurs environnementaux

Understanding otolith biomineralisation process : spatial quantification of organic and mineral fractions and effects of environemental conditions

• Auteur / Autrice : Aurélie Jolivet
• Direction : Yves-Marie Paulet
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie marine
• Date : Soutenance en 2009
• Etablissement(s) : Brest

Mots clés

Mots clés contrôlés

Merlu

Minéralisation (biologie)

Statoconie

Mots clés libres

Opacité

Spectrométrie Raman

Merluccius merluccius

Rearing conditions

Microstructures

Macrostructures

Résumé

Malgré un grand nombre d’études relatives à l’utilisation des otolithes, les connaissances sur les mécanismes de formation de l’otolithe et leur modulation par les facteurs environnementaux et physiologiques restent parcellaires. En particulier, la caractérisation des fractions minérale et organique des structures de I’otolithe et l’influence de leurs propriétés qualitatives et quantitatives sur l’opacité restent peu documentées, Pourtant ces informations sont d’importance en vue d’une calibration robuste de l’archive « otolithe ». Le premier axe de recherche s’est concentré sur l’opacité et les effets de la température, la croissance et du métabolisme à partir d’expérimentation en milieu contrôlé. L’opacité a ainsi été définie comme une fonction de deux contributions énergétiques: l’une relative à la croissance somatique et l’autre indépendante de la croissance somatique et associée à des mécanismes de maintenance. Le second axe de recherche s’est focalisé sur l’analyse des propriétés physico-chimiques des structures de l’otolithe. Le développement d’une approche de micro-spectrométrie Raman, non destructive, nous a permis de discriminer de manière quantitative des signatures organique et minérale à une très haute résolution. La caractérisation de micro et macrostructures a permis la construction d’un modèle de prédiction de l’opacité en fonction des signatures de ces deux fractions. Si la relation entre facteurs modulant la biominéralisation et caractéristiques physicochimiques des structures reste à établir, les résultats obtenus dans cette thèse ouvrent de pistes prometteuses pour une meilleure compréhension des mécanismes de formation de l’otolithe.

Despite numerous applications on the use of otoliths at both population and individual levels, knowledge regarding the mechanisms of the otolith and their variations with environmental and physiological factors has to be improved. In particular, the characterization of mineral and organic fractions of the otolith structures and the influence of their qualitative and quantitative composition on the opacity remain poorly documented. Vet this information is of key interest for the calibration of the archive “otolith” allowing a robust analysis of information. The first issue of this study focused on the analysis of the opacity and the effects of temperature, growth and metabolism through experiments in controlled conditions. Results led to the modelling of opacity as a function of two energetic contributions: one related to somatic growth and the other independent of somatic growth and associated to maintenance mechanisms. The second issue dealt with the physico-chemical characterization of otolith structures. The development of an approach based on micro-spectrometry Raman, non-destructive, has allowed to quantitatively discriminating organic and mineral signatures at very high resolution. It has led to the characterization of microstructures (L and D zones) and macrostructures (translucent and opaque zones) led to the development of a predictive model of opacity from the signatures of these two fractions. The relationship between the environmental and metabolic factors and the chemical composition of structural features has still to be established but our results promising perspectives for a better understanding of the mechanisms of otolith biomineralisation.