Altération de la capacité oxydative et de la composition des membranes en acides gras suite à une combinaison de la température et du cadmium chez deux espèces de poissons d’eau douce.

22:6n3 20:5n3 20:5n3 16:0 AGMI n-6 AGPI CCO AGPI n-3 AGPI AGS 18:1n7 20:4n6 18:0 18:2n6

Altération de la capacité oxydative et de la composition des

membranes en acides gras suite à une combinaison de la température

et du Cd chez deux espèces de poissons d’eau douce

Mariem Fadhlaoui

_{, Alice Vidal}

_{et Patrice Couture}

1

_{Institut National de la Recherche Scientifique, Centre Eau Terre Environment, 490 de la Couronne, QC G1K 9A9, Canada.}

2

_{Université de Bordeaux 351 Cours de la libération, 33400 Talence France}

*mariem.fadhlaoui@ete.inrs.ca

Introduction

Les poïkilothermes sont sensibles aux variations de la température. En effet, un changement de la température peut avoir

un effet sur la stabilité des macromolécules, la régulation métabolique, et surtout les propriétés des membranes cellulaires.

Pour y faire face, les organismes changent la composition en acides gras de leurs membranes cellulaires en augmentant le nombre des insaturations dans

les acides gras des phospholipides afin de maintenir une fluidité optimale pour le fonctionnement de la cellule. Il s’agit de l’adaptation homeovisqueuse

AHV

[1, 2]

. La modification de la capacité oxydative durant l’adaptation thermique est considérée en partie être en relation avec l’AHV

[3]

. Les

phospholipides sont en interaction avec les protéines membranaires et toute modification des phospholipides à proximité des composantes de la chaine

de transport mitochondriale peut avoir un effet sur la capacité oxydative

[4]

. Outre la température, quelques métaux traces sont des inducteurs de la

production des espèces réactives d’oxygène

[5]

et peuvent ainsi initier la peroxydation lipidique. Donc une modification de la température en présence de

métaux traces peut placer les organismes devant un double défi pour se protéger et garder le fonctionnement de leur métabolisme. Les effets, soit de la

température ou des métaux traces, ont été étudiés séparément mais les deux combinés ont rarement été abordés bien que les organismes dans leur

milieu naturel se trouvent devant une panoplie de facteurs de stress.

Objectifs

L’objectif de cette étude est de déterminer l’effet combiné d’une adaptation à deux températures différentes en présence de cadmium sur :

(i) La composition des phospholipides membranaire en acides gras

(ii) La capacité oxydative par le suivi de l’activité de la cytochrome C oxydase (CCO) et la citrate synthase (CS)

chez deux espèces de poissons d’eau douce : la perchaude (Perca flavescens) et le mené à grosse tête (Pimephales promelas) pour évaluer l’implication des acides gras dans la modulation de la capacité oxydative.

Matériel et méthodes

Extraction des lipides et analyse des AGME

Extraction chloroforme/méthanol

Lipides polaires Lipides apolaires Estérification (BF₃, 75°C) AGME Purification GC-FID Design expérimental 9°C 28°C Perca flavescens Pimephales promelas 0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09 15°C 15°C-Cd 30°C 30°C-Cd CCO CS 0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 9°C 9°C-Cd 28°C 28°C-Cd CCO CS

Résultats et discussion

Congrès Étudiant INRS-ETE

Pimephales promelas

[1] Guderley, H. (2004). "Metabolic responses to low temperature in fish muscle." Biol Rev Camb Philos Soc 79(2): 409-427.

[2] Hazel, J. R. (1995). "Thermal Adaptation in Biological-Membranes - Is Homeoviscous Adaptation the Explanation." Annual Review of Physiology 57: 19-42.

[3] Hazel, J. R. and E. E. Williams (1990). "The Role of Alterations in Membrane Lipid-Composition in Enabling Physiological Adaptation of Organisms to Their Physical-Environment." Progress in Lipid Research 29(3): 167-227.

[4] Kraffe, E., Y. Marty and H. Guderley (2007). "Changes in mitochondrial oxidative capacities during thermal acclimation of rainbow trout Oncorhynchus mykiss: Roles of membrane proteins, phospholipids and their fatty acid compositions." Journal of Experimental Biology 210(1): 149-165.

[5] Sevcikova, M., H. Modra, A. Slaninova and Z. Svobodova (2011). "Metals as a cause of oxidative stress in fish: a review." Veterinarni Medicina 56(11): 537-546. :

0 10 20 30 40 50 60 70 80 15 15_Cd 30 30_Cd AGS-Mené AGPI-Mené AGS-Perchaude AGPI-Perchaude

Froid Froid-Cd Chaud Chaud-Cd

Po ur cen ta ge (% ) U I/ m g de pr ot éi ne s U I/ m g de pr ot éi ne s Perca flavescens

Composition des membranes cellulaires en AG

La composition membranaire en AG change avec l’augmentation de la température. Les individus maintenus à des faibles températures ont des membranes riches en AGPI: conforme avec la théorie AHV.

La présence du Cd modifie cette réponse et les deux espèces ne répondent pas de la même façon. Chez la perchaude les membranes avaient tendance à être plus fluide à 28°C alors que chez le mené la présence de Cd inverse la réponse dans les deux températures.

À des faibles température, la capacité oxydative (CCO-CS) était plus élevée chez les deux espèces

La présence de Cd modifie la capacité oxydative chez les deux espèces :

Chez le mené à grosse tête, le Cd n’a pas eu d’effet sur la CCO mais la CS a augmenté à 30°C

Chez la perchaude, la présence de Cd n’a pas eu d’effet sur la CS tandis ce que la CCO a nettement diminué à 15°C

L’augmentation de la capacité oxydative durant l’acclimatation au froid peut être due surtout à l’augmentation de la densité des mitochondries, d’autre part la modification de cette capacité peut être due à la modification de la composition des chaines acyl des acides gras adjacents.

L’activité de la CCO est en corrélation avec les AG qui y sont adjacents uniquement à 15°C, donc l’augmentation observée à 30°C peut être due à un autre mécanisme qui n’est pas en relation avec la fluidité membranaire

Pimephales promelas Perca flavescens a a b b A B AB AB A _A B B a _{a a} b B B A B a a b a a a b b

IDL: Indice de double liaison IP: Indice de peroxydation AGS: Acides gras saturés

AGMI: Acides gras monoinsaturés AGPI: Acides gras polyinsaturés

9°C 9°C-Cd 28°C 28°C-Cd 15°C 15°C-Cd 30°C 30°C-Cd

La CCO se trouve dans le même groupe que les AGPI 18:0, 22:6n3 et 20:5n3 qui entre dans la composition du cardiolipine (le phospholipide en contact avec la CCO). Ceci supporte l’hypothèse de leur influence sur l’activité des enzymes membranaires et explique la diminution de la CCO en présence du Cd à 15°C.