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Axe transversal | Communication et perception

Larve de poisson-clown et anémones © S. Planes
Colonie de Pseudo nitzschia © plancton-du-monde.org

Thème général

La communication chimique est le mode de communication le plus universellement utilisé par les organismes vivants. Les messagers chimiques sont très divers puisqu’ils appartiennent à de nombreuses familles moléculaires et possèdent de multiples mécanismes d’action.

Dans le milieu aquatique, les acides aminés, les peptides et polypeptides, les stéroïdes glycosylés, les terpènes et de nombreux petits composés organiques jouent un rôle important dans la communication intra et interspécifique. La libération de molécules de communication est souvent associée à la régulation de certaines étapes de la reproduction (phéromones d’aplysie, de seiche, de cnidaires etc.), à la compétition spatiale entre espèces voisines (cirripèdes), à la symbiose (poisson clown et anémones ; Bernard l’ermite et anémones ; bactéries et spongiaires) et à la prédation (étoile de mer et bivalves ; espèces venimeuses et proies).

L’objectif de cet axe transversal qui réunit des chercheurs et des enseignants-chercheurs provenant de 5 équipes différentes de l’UMR BOREA, est de mettre en commun des idées, des moyens techniques et de réfléchir à la possibilité d’élaborer des programmes scientifiques en réponse aux appels d’offre régionaux, nationaux et internationaux.

Plusieurs aspects de la communication chimique sont abordés par les différentes équipes de BOREA :

Axes de recherche

  • Equipe 2 - Céline Gaudin et Joël Henry - La communication chimique intraspécifique joue un rôle décisif chez les mollusques marins et chez la seiche Sepia officinalis en particulier lors de la reproduction en induisant des regroupements massifs de géniteurs au printemps sur des aires de ponte côtières de baie de Seine et du Cotentin. Les acteurs de ce mécanisme sont des phéromones sexuelles peptidiques et polypeptidiques exprimées et libérées par les glandes annexes de l’appareil génital. Ces phéromones ainsi que les peptides paracrines ovariens sont par ailleurs impliqués dans la stimulation de l’accouplement et de l’ovulation. Les transcrits de l’ensemble de ces régulateurs ont été identifiés ainsi que les produits d’expression par une approche transcripto-peptidomique. La seiche est par ailleurs un prédateur qui utilise le venin sécrété par les glandes salivaires postérieures pour immobiliser ses proies, comportement qui peut être assimilé à un mode de communication chimique interspécifique proie/prédateur. La caractérisation du protéome sécrété par les glandes salivaires a été réalisée par une approche protéomique.
  • Equipe 4 - Fabienne Audebert et Nicolas Rabet La communication hôte/parasite sur les modèles Carcinus maenas et Sacculina carcini. La sacculine est célèbre en raison de l’existence d’une communication entre le parasite et l’hôte ayant d’importants effets sur l’hôte. En effet, on sait depuis longtemps que le parasite féminise son hôte (Giard, 1886) sans que l’on sache encore aujourd’hui comment. La mue de l’hôte est aussi complètement arrêtée via des molécules chimiques circulantes (Rubiliani, 1985).Les capacités de la sacculine à reconnaître son hôte semblent être un point fondamental pour réaliser son cycle. L'olfaction constitue donc un sens essentiel pour ce mode de vie.
  • Equipe 5 - Juliette Fauchot et Françoise Denis - La communication chimique peut aussi jouer un rôle important chez les organismes végétaux. Ainsi, au sein du phytoplancton, les diatomées peuvent produire des phéromones intervenant lors des processus de reproduction sexuée (déclenchement de la gamétogénèse, attraction et appariement de cellules de sexes opposés). De plus certaines diatomées du genre Pseudo-nitzschia produisent un acide aminé, l’acide domoïque, qui peut être neurotoxique pour les consommateurs de ces algues.
  • Equipe 6 - Cédric Hubas - La communication intra et interspécifique entre les micro-organismes (procaryotes et eucaryotes) dans les biofilms aquatiques en lien avec la composition des substances polymérique extracellulaires et la diversité des micro-organismes. Nous nous intéresserons dans un premier temps à la mise en évidence de la diversité des molécules de communication (type homosérine lactone et peptides de communication) dans les  assemblages microbiens naturels et l’influence des paramètres biotiques et abiotiques sur cette diversité.
  • Equipe 7 - Jesus Nunez La communication chimique et la reproduction - Identification de phéromones chez Arapaima gigas. - Les molécules de type phéromone chez les poissons ont été mises en évidence chez plusieurs espèces et elles contribuent ou induisent la parade nuptiale ou plus généralement le comportement reproducteur au moment de l'émission des gamètes. Chez A. gigas il n'existe aucune donnée sur l'existence de ces molécules, qui en général sont d'origine stéroïdienne, alors que le comportement reproducteur est très élaboré avec une phase ou les géniteurs creusent un nid où sont déposés les œufs, et l'on peut donc faire l'hypothèse que des molécules de type phéromone peuvent jouer un rôle dans la formation des couples. Je propose donc un travail sur l'identification de ces molécules en période de reproduction.
  • Equipe 7 - Fabrice Duponchelle et Jean-François Renno - Rôle de la communication chimique dans la sélection sexuelle chez Apistogramma agassizii : identification de phéromones impliquées dans le choix sexuel. La sélection sexuelle par choix différentiel des mâles par les femelles en fonction de leur parure nuptiale ou de leur comportement de parade, joue un rôle essentiel notamment dans l’évolution des oiseaux, des insectes et des poissons. Elle peut ainsi être l’un des mécanismes de structuration des génomes et dans des situations exceptionnelles en liaison avec des facteurs écologiques, participer à la formation de nouvelles espèces par spéciation sympatrique. C’est ainsi qu’il a été démontré que la sélection sexuelle intervient dans la formation de « species flocks » (essaim d’espèces formées rapidement et récemment) chez les Cichlidés des lacs du rift africain. En Amazonie, le genre Apistogramma (Cichlidé) présente une diversité spécifique particulièrement élevée (plusieurs centaines d’espèces) avec des distributions d’espèces ou de variétés intraspécifiques en mosaïque. Parmi elles, nous avons montré chez A. agassizii l’existence d’une sélection sexuelle dépendant à la fois de la coloration des mâles et de leur origine géographique, les femelles préférant les mâles de leur ruisseau ou d’un ruisseau éloigné, plutôt que d’un ruisseau proche du leur. En interspécifique, l’existence de signal chimique permettant la reconnaissance des sexes homospécifique et la perte du signal quand les espèces ont évolué en allopatrie a été démontrée par Gozlan et al. (2013). Or, chez Apistogramma agasizii, nous avons observé un succès de reproduction en relation avec des signaux chimiques. Nous proposons de tester l’hypothèse de l’intervention de signaux chimiques dans le choix différentiel des mâles par les femelles et pouvant expliquer que les femelles soient capables de discerner des différences de signaux chimiques entre mâles géographiquement proches d’elles et ceux de leur propre ruisseau, alors qu’elles ne sont plus capables de discernement quand les mâles qui leur sont présentés sont d’origine géographique éloignée.

 

L’UMR BOREA a soutenu les projets incitatifs suivants :

- « Etude de la communication chimique entre le crabe (C. maenas) et la sacculine (S. carcini) par une approche peptidomique/protéomique comparée de l'hémolymphe de crabes sacculinés versus non sacculinés » (co-resp. Nicolas Rabet, Eq4 Paris et Joël Henry, Eq2 Caen) : 2015 renouvelé 2016

- « Détection et caractérisation des phéromones impliquées dans la reproduction sexuée chez les diatomées du genre Pseudo-nitzschia » (co-resp. Juliette Fauchot, Eq5 Caen et Céline Zatylny-Gaudin, Eq2 Caen) : 2015

- + LMI EDIA « Communication chimique et contrôle du comportement reproducteur chez Heterotis niloticus. Utilisation de la vitellogénine localisée dans le mucus pour faciliter le sexage des reproducteurs, pour permettre la détermination du stade de maturité des femelles et faciliter la formation de couples » (co-resp. Joël Henry, Eq2 Caen et Jésus Nuñez, Eq7 Bolivie) : 2016

- + LMI EDIA « Détection et caractérisation des phéromones à l’origine de la sélection sexuelle chez le poisson amazonien Apistogramma agassizii » (co-resp. Céline Zatylny-Gaudin, Eq7 Caen et Fabrice Duponchelle, Eq7 Pérou) : 2017

- + Axe Micro-organismes « Etude des épines venimeuses chez Pterois volitans » (co-resp. Céline Zatylny-Gaudin, Eq7 Caen, Claude Bouchon et Yolande Bouchon, Eq1 Pointe-à-Pitre) : 2017