Co-Encadrement de stagiaires :
- Mathieu Cabar, Master 1 (3 mois, 2019) : Etude du comportement des loups face à la
dessalure, mise au point des mesures de longueur des télomères et d’expression de
la télomérase.
- Marie Gimenez, Master 1 (2 mois, 2018) : Etude du compromis osmo-respiratoire
chez le loup, histologie et mesure des paramètres morphologiques des branchies.
- Jeanne Naudet, Etudiante vétérinaire (1 mois, 2017) : Suivi des expérimentations en
eau douce, échantillonnage et mesure des paramètres biochimiques.
- Alizée Bourgès, Master 1 (2 mois, 2017) : Mise au point des expérimentations en eau
douce chez le loup.
Médiation scientifique
- Bénévole au sein de l’association Pint of Science (2019) : rencontre avec les
chercheurs, mise au point d’une stratégie de vulgarisation et de communication
scientifiques.
- Ma thèse en 180 secondes (2019) : participation jusqu’à la finale régionale,
expression, vulgarisation et présence sur scène.
- Atelier découverte de l’étang de Thau (2017) : encadrement de collégiens le temps
d’une journée sur différentes thématiques autour de la lagune de Thau et de sa
biodiversité.
Enseignements
- Licence 1 : Biologie intégrative (TD & TP)
- Licence 2 : Du génotype au phénotype (TD & TP)
- Licence 3 : Adaptations des organismes marins aux environnements extrêmes (CM &
TP)
- Formation continue en aquaculture (SFC) : Présentation des modèles mollusques et
crustacés en biologie marine (TP)
p. 191
Résumé de la thèse
Face à un changement dans leur environnement, les organismes peuvent être amenés à migrer ou à s’acclimater. L’acclimatation repose sur la capacité des organismes à pouvoir modifier leur phénotype, c’est à dire certains de leur traits biologiques (métabolisme, comportement, physiologie) afin de pouvoir survivre dans un environnement donné. On parle alors de plasticité phénotypique. Les individus d’une même espèce peuvent présenter des différences au sein de leur génotype et phénotype. On parle alors de variabilité inter-individuelle ou intraspécifique. Cette variabilité peut se retrouver dans la plasticité que possèdent les organismes à répondre à des changements rapides ou à long terme de leur environnement. Le bar ou loup Européen Dicentrarchus labrax est un poisson marin dont l’aire de répartition s’étend des côtes nord européennes jusqu’aux côtés africaines en Atlantique en passant par la Méditerranée et la mer Noire. Il entreprend des migrations saisonnières dès le stade juvénile dans les lagunes et les estuaires voire parfois même en rivière. C’est donc une espèce plastique en termes de physiologie osmorégulatrice, capable de supporter une grande gamme de salinité : de 0 à 90 ppt. En revanche, en laboratoire une forte variabilité dans la réponse osmorégulatrice en eau douce a pu être mise en évidence. Les objectifs de cette thèse étaient de caractériser la plasticité phénotypique et la variabilité intraspécifique du loup méditerranéen en lien avec la dessalure.
Pour cela, des loups ont été transférés en eau douce et étudiés par différentes approches. La première m’a permis de d’appréhender les effets de la dessalure sur le métabolisme respiratoire et la tolérance à l’hypoxie. En eau douce, les capacités respiratoires des loups diffèrent de celles en eau de mer avec un taux métabolique plus haut, ainsi qu’une tolérance à l’hypoxie plus accrue. De plus, l’étude des transcrits révèle des réponses différentes après deux semaines et après deux mois passés en eau douce. Les individus incapables de tolérer l’eau douce ont été caractérisés par des traits comportementaux (faible vitesse, déplacement) et biochimiques (faible pression osmotique, chlorure et sodium sanguins) qui diffèrent par rapport aux tolérants à la dessalure. L’étude des transcrits (transporteurs ioniques et récepteurs aux hormones) a révélé que l’intolérance à l’eau douce serait due en partie à une incapacité au niveau rénale à réabsorber les ions et donc à maintenir constante leur balance hydrominérale. L’étude de la variabilité phénotypique des loups méditerranéens en eau douce a été répétée à des âges différents. Elle démontre que la tolérance/l’intolérance à l’eau douce est un phénomène stable en termes de proportions (30% d’intolérants), mais labile avec le temps (ce ne sont pas forcément les mêmes individus qui sont tolérants ou intolérants à la dessalure suite à des transferts successifs). Cela suggère des mécanismes de régulation aléatoire, génétiques et/ou épigénétiques. Une étude préliminaire de la méthylation des cystéines de l’ADN a permis de déduire que le transfert en eau douce influe sur la méthylation globale de l’ADN. Le lien entre variabilité intraspécifique liée à la tolérance à l’eau douce et méthylation de l’ADN reste à déterminer.
La dernière approche menée a consisté à étudier la dynamique des télomères (longueur des télomères et expression de la télomérase) comme potentiels marqueurs de stress hypo-osmotiques chez le loup. La méthode, désormais au point n’indique aucun effet du stress hypo-osmotique sur la dynamique des télomères. Néanmoins, la réponse des loups intolérants à l’eau douce reste à confirmer en augmentant le nombre d’individus. Ces résultats préliminaires suggèrent que les transitions vers les environnements hypo-osmotiques ne provoquent pas plus de dommages oxydatifs au niveau branchial. Il serait intéressant d’aborder l’approche de la dynamique des télomères dans le cadre d’autres stress environnementaux et de creuser l’approche sur d’autres organes.
p. 193
Abstract
Facing environmental change, organisms may have to migrate or to acclimate. Acclimation is based on the ability of organisms to modify their phenotype, i.e. some of their biological traits (metabolism, behaviour, physiology) in order to survive in a given environment. This is called phenotypic plasticity. However, individuals of the same species may differ within their genotype and phenotype. This is referred as inter-individual or intra-specific variability. This variability can be found in the plasticity of organisms to respond to rapid or long-term changes in their environment. The European sea bass
Dicentrarchus labrax is a marine fish whose distribution range extends from the northern European coasts
to the African coasts of the Atlantic Sea towards the Mediterranean and Black Sea. It undertakes seasonal migrations from the juvenile stage in lagoons and estuaries and sometimes even in rivers. It is therefore a plastic species in terms of osmoregulatory physiology, capable of withstanding a wide range of salinity: from 0 to 90 ppt. On the other hand, in the laboratory, a high variability in the osmoregulatory response was observed in fresh water. The objectives of this thesis were to characterise the phenotypic plasticity and intraspecific variability of the Mediterranean Sea bass in relation to desalination.
For this, fish were transferred to fresh water and studied using different approaches. The first one allowed understanding the effects of desalination on respiratory metabolism and hypoxia tolerance. In fresh water, the respiratory capacities of sea bass differ from those maintained in seawater with a higher metabolic rate, as well as a higher tolerance to hypoxia. In addition, the quantification of the transcripts reveals different responses after two weeks and two months in fresh water. Individuals unable to tolerate fresh water were characterised by differential behavioural traits (lower velocity, displacement) and biochemical traits (lower osmotic pressure, blood chloride and sodium) than those of freshwater tolerant fish. The transcript levels (ionic transporters and hormone receptors) revealed that intolerance to fresh water is partly due to an inability at the renal level to reabsorb ions and thus maintain hydromineral balance. The study of the phenotypic variability of Mediterranean Sea bass in fresh water has been repeated at different ages. It shows that tolerance/intolerance to fresh water is a stable phenomenon in terms of proportions (30% intolerant), but labile over time (it was not necessarily the same individuals being tolerant or intolerant to fresh water following successive transfers). This suggests random, genetic and/or epigenetic regulatory mechanisms. A preliminary study of DNA cysteine methylation concluded that freshwater transfer influences overall DNA methylation. The link between intraspecific variability related to freshwater tolerance and DNA methylation remains to be investigated.
Finally we studied telomere dynamics (telomere length and expression of the telomerase gene) as potential markers of hypo-osmotic stress in sea bass. The method, now optimised, does not indicate any effect of hypo-osmotic stress on telomere dynamics. Nevertheless, the response of intolerant sea bass to fresh water has yet to be confirmed by increasing the number of individuals. These preliminary results suggest that transitions to hypo-osmotic environments do not cause more oxidative damage at the branchial level. It would be interesting to use this approach in the context of other environmental stressors and to explore other organ’s telomere dynamics.
p. 195
p. 196
Résumé de la thèse
Face à un changement dans leur environnement, les organismes peuvent être amenés à migrer ou à s’acclimater. L’acclimatation repose sur la capacité des organismes à pouvoir modifier leur phénotype, c’est à dire certains de leur traits biologiques (métabolisme, comportement, physiologie) afin de pouvoir survivre dans un environnement donné. On parle alors de plasticité phénotypique. Les individus d’une même espèce peuvent présenter des différences au sein de leur génotype et phénotype. On parle alors de variabilité inter-individuelle ou intraspécifique. Cette variabilité peut se retrouver dans la plasticité que possèdent les organismes à répondre à des changements rapides ou à long terme de leur environnement. Le bar ou loup Européen Dicentrarchus labrax est un poisson marin dont l’aire de répartition s’étend des côtes nord européennes jusqu’aux côtés africaines en Atlantique en passant par la Méditerranée et la mer Noire. Il entreprend des migrations saisonnières dès le stade juvénile dans les lagunes et les estuaires voire parfois même en rivière. C’est donc une espèce plastique en termes de physiologie osmorégulatrice, capable de supporter une grande gamme de salinité : de 0 à 90 ppt. En revanche, en laboratoire une forte variabilité dans la réponse osmorégulatrice en eau douce a pu être mise en évidence. Les objectifs de cette thèse étaient de caractériser la plasticité phénotypique et la variabilité intraspécifique du loup méditerranéen en lien avec la dessalure.
Pour cela, des loups ont été transférés en eau douce et étudiés par différentes approches. La première m’a permis de d’appréhender les effets de la dessalure sur le métabolisme respiratoire et la tolérance à l’hypoxie. En eau douce, les capacités respiratoires des loups diffèrent de celles en eau de mer avec un taux métabolique plus haut, ainsi qu’une tolérance à l’hypoxie plus accrue. De plus, l’étude des transcrits révèle des réponses différentes après deux semaines et après deux mois passés en eau douce. Les individus incapables de tolérer l’eau douce ont été caractérisés par des traits comportementaux (faible vitesse, déplacement) et biochimiques (faible pression osmotique, chlorure et sodium sanguins) qui diffèrent par rapport aux tolérants à la dessalure. L’étude des transcrits (transporteurs ioniques et récepteurs aux hormones) a révélé que l’intolérance à l’eau douce serait due en partie à une incapacité au niveau rénale à réabsorber les ions et donc à maintenir constante leur balance hydrominérale. L’étude de la variabilité phénotypique des loups méditerranéens en eau douce a été répétée à des âges différents. Elle démontre que la tolérance/l’intolérance à l’eau douce est un phénomène stable en termes de proportions (30% d’intolérants), mais labile avec le temps (ce ne sont pas forcément les mêmes individus qui sont tolérants ou intolérants à la dessalure suite à des transferts successifs). Cela suggère des mécanismes de régulation aléatoire, génétiques et/ou épigénétiques. Une étude préliminaire de la méthylation des cystéines de l’ADN a permis de déduire que le transfert en eau douce influe sur la méthylation globale de l’ADN. Le lien entre variabilité intraspécifique liée à la tolérance à l’eau douce et méthylation de l’ADN reste à déterminer.
La dernière approche menée a consisté à étudier la dynamique des télomères (longueur des télomères et expression de la télomérase) comme potentiels marqueurs de stress hypo-osmotiques chez le loup. La méthode, désormais au point n’indique aucun effet du stress hypo-osmotique sur la dynamique des télomères. Néanmoins, la réponse des loups intolérants à l’eau douce reste à confirmer en augmentant le nombre d’individus. Ces résultats préliminaires suggèrent que les transitions vers les environnements hypo-osmotiques ne provoquent pas plus de dommages oxydatifs au niveau branchial. Il serait intéressant d’aborder l’approche de la dynamique des télomères dans le cadre d’autres stress environnementaux et de creuser l’approche sur d’autres organes.
Abstract
Facing environmental change, organisms may have to migrate or to acclimate. Acclimation is based on the ability of organisms to modify their phenotype, i.e. some of their biological traits (metabolism, behaviour, physiology) in order to survive in a given environment. This is called phenotypic plasticity. However, individuals of the same species may differ within their genotype and phenotype. This is referred as inter-individual or intra-specific variability. This variability can be found in the plasticity of organisms to respond to rapid or long-term changes in their environment. The European sea bass Dicentrarchus labrax is a marine fish whose distribution range extends from the northern European coasts to the African coasts of the Atlantic Sea towards the Mediterranean and Black Sea. It undertakes seasonal migrations from the juvenile stage in lagoons and estuaries and sometimes even in rivers. It is therefore a plastic species in terms of osmoregulatory physiology, capable of withstanding a wide range of salinity: from 0 to 90 ppt. On the other hand, in the laboratory, a high variability in the osmoregulatory response was observed in fresh water. The objectives of this thesis were to characterise the phenotypic plasticity and intraspecific variability of the Mediterranean Sea bass in relation to desalination.
For this, fish were transferred to fresh water and studied using different approaches. The first one allowed understanding the effects of desalination on respiratory metabolism and hypoxia tolerance. In fresh water, the respiratory capacities of sea bass differ from those maintained in seawater with a higher metabolic rate, as well as a higher tolerance to hypoxia. In addition, the quantification of the transcripts reveals different responses after two weeks and two months in fresh water. Individuals unable to tolerate fresh water were characterised by differential behavioural traits (lower velocity, displacement) and biochemical traits (lower osmotic pressure, blood chloride and sodium) than those of freshwater tolerant fish. The transcript levels (ionic transporters and hormone receptors) revealed that intolerance to fresh water is partly due to an inability at the renal level to reabsorb ions and thus maintain hydromineral balance. The study of the phenotypic variability of Mediterranean Sea bass in fresh water has been repeated at different ages. It shows that tolerance/intolerance to fresh water is a stable phenomenon in terms of proportions (30% intolerant), but labile over time (it was not necessarily the same individuals being tolerant or intolerant to fresh water following successive transfers). This suggests random, genetic and/or epigenetic regulatory mechanisms. A preliminary study of DNA cysteine methylation concluded that freshwater transfer influences overall DNA methylation. The link between intraspecific variability related to freshwater tolerance and DNA methylation remains to be investigated.
Finally we studied telomere dynamics (telomere length and expression of the telomerase gene) as potential markers of hypo- osmotic stress in sea bass. The method, now optimised, does not indicate any effect of hypo-osmotic stress on telomere dynamics. Nevertheless, the response of intolerant sea bass to fresh water has yet to be confirmed by increasing the number of individuals. These preliminary results suggest that transitions to hypo-osmotic environments do not cause more oxidative damage at the branchial level. It would be interesting to use this approach in the context of other environmental stressors and to explore other organ’s telomere dynamics.