Thèse / La flexibilité des symbioses entre bivalves et bactéries chimiotrophes...
Bérénice Picquet
Ann Andersen
Le Jury est composé de :
Dr. Ann ANDERSEN, Sorbonne Université, Station Biologique de Roscoff --> Co-encadrante de thèse
Pr. Sébastien DUPERRON, MNHN, Paris --> Co-encadrant de thèse
Dr. Marie Anne CAMBON-BONAVITA, IFREMER, Plouzané --> Rapporteure
Dr. Sophie GAUDRIAULT, Université de Montpellier --> Rapporteure
Pr. Marc-André SELOSSE, MNHN, Paris --> Examinateur
Pr. Paola FURLA, Université Nice Sophia Antipolis --> Examinatrice
Dr. Natacha KREMER, CNRS, Lyon --> Examinatrice
Pr. Patrick CORMIER, Sorbonne Université, Station Biologique de Roscoff --> Examinateur
ABSTRACT
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 immuno-labelling of mitosis markers and by in vivo incorporation of synthetic nucleotides, showed multiplication areas in the ciliated zone and in 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 a high cell turnover rate in the ciliated zone of Bathymodiolus, a possible adaptation to symbiosis and to the environment. The mussel gills maintained without 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.
RESUME
La symbiose entre les moules Bathymodiolus et des bactéries sulfo-oxydantes/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 selon les substrats chimiques disponibles. Notre objectif était d’étudier les mécanismes qui sous-tendent cette flexibilité à partir d’expérimentations en aquariums, pressurisés ou non. La multiplication cellulaire dans la branchie, suivie par marqueur mitotique et par incorporation in vivo de nucléotides synthétiques, a montré qu’elle était importante dans la zone ciliée et la région dorsale de la branchie. L’apoptose, quantifiée par marquages spécifiques, montre que les branchies des Bathymodiolus présentent un taux d’apoptose plus élevé qu’une moule côtière. 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 important de la zone ciliée des Bathymodiolus, une possible adaptation à la symbiose et à l’environnement. La branchie d’une moule maintenue sans les substrats des symbiotes change et ressemble à 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.