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Equipe 3 : Adaptation aux milieux extrêmes

Colonie d'Alvinella pompejana (dorsale Est-Pacifique)
Aquarium pressurisé IPOCAMP

Thème général

Notre équipe étudie les environnements chimiosynthétiques dans l'Océan profond, tels que sources hydrothermales ou suintement d'hydrocarbures. Les bois coulés ou carcasses de grands vertébrés retiennent aussi notre intérêt. Ces habitats difficiles d'accès sont caractérisés par une distribution hétérogène, des biomasses élevées et par des conditions environnementales physico-chimiques bien particulières. Nous étudions la biologie de la faune endémique associée à ces environnements, avec une attention particulière pour les espèces symbiotiques dominantes.  Plusieurs aspects sont abordés : les relations hôte-symbiontes, les capacités sensorielles, les réponses face à des perturbations thermiques, chimiques ou encore de pression. Une part significative de ces études fait appel à de l'expérimentation sur des organismes vivants, ce qui nécessite de travailler en restaurant, au laboratoire, la pression qui règne in situ. C'est pourquoi notre équipe s'investit aussi dans la conception et le développement d'instrumentation pressurisée.

Axes de recherche

Axe 1 - Symbioses chimiosynthétiques chez les métazoaires

Parmi les symbioses les plus originales figurent celles associant des invertébrés marins à des bactéries accomplissant une production primaire reposant sur l’oxydation de composés réduits (chimioautotrophie). Elles sont à la base des fortes productivités observées autour de nombreuses sources hydrothermales, sources de fluides froids, ou substrats organiques coulés. Nous étudions la diversité des procaryotes et de leurs hôtes, le fonctionnement de ces associations à chaque étape du cycle de vie des partenaires, l’origine et les conséquences évolutives de ces interactions complexes. Parce que les symbioses chimiosynthétiques sont apparues à de multiples reprises au cours de l’évolution des bactéries et des animaux, nous utilisons des approches comparatives et des modèles au sein des arthropodes, des mollusques et des annélides. Nos outils vont de la biologie moléculaire à la microscopie (électronique et photonique) en passant par l’analyse isotopique, et nous réalisons des expérimentations in vivo grâce aux aquariums pressurisés développés dans l'équipe.

Axe 2 - Perception sensorielle chez les crevettes hydrothermales

Les sources hydrothermales profondes sont des écosystèmes relativement éphémères dépendants des activités volcaniques des dorsales océaniques et distants les uns des autres. La recherche de nouveaux sites hydrothermaux est donc un point crucial dans les phénomènes de dispersion et de colonisation de ces espèces. La dispersion et la colonisation se font généralement au stade larvaire. Mais les adultes, notamment Rimicaris exoculata, qui doit veiller à l'approvisionnement de ses symbiontes en composés chimiques, doivent être capable de détecter les émissions de fluide. Les questions qui se posent sont nombreuses « quels sont les signaux captés par les animaux : température, concentration de sulfure, nourriture ? Quels sont les récepteurs impliqués  et où sont-ils localisés?»

Axe 3 - Colonisation de l'océan profond et adaptation aux environnements thermiquement variables : la réponse au stress chez les crevettes hydrothermales

L'objectif général de notre travail est d'identifier les mécanismes impliqués dans la tolérance thermique des espèces hydrothermales profondes, et plus globalement les processus de tolérance thermique dans les environnements thermiquement variables. Nous avons développé des études comparatives chez des crevettes d'environnements thermiques divers, afin d'identifier les éventuelles adaptations thermiques chez les crevettes hydrothermales, ainsi que le rôle sélectif de la température et de la pression dans les processus de colonisation de l'océan profond.

Nous travaillons actuellement sur les approches suivantes :

  • Évaluer les capacités de réponse au stress et d'acclimatation des crevettes hydrothermales suite à des variations environnementales, afin d’évaluer leur capacité à supporter des perturbations environnementales, et leur potentiel de résilience.
  • Évaluer le rôle de la pression dans la tolérance thermique des crevettes hydrothermales.

Axe 4 - Conception et développement d'instruments pressurisés : la pression hydrostatique environnementale augmente d'environ une atmosphère (0.1 MPa) tous les 10 m de profondeur d'eau. La faune profonde est adaptée à de hautes pressions, et la décompression lors de la récolte s'avère souvent létale. Des équipements pressurisés sont donc nécessaires pour étudier ces animaux vivants au laboratoire. Quatre instruments ont été conçus dans l'équipe :

  1. L'aquarium pressurisé IPOCAMP, destiné à l'étude expérimentale à bord de navires océanographiques. 7 prototypes sont aujourd'hui disponibles dans différentes institutions (France, Royaume Uni, Portugal, Canada)
  2. La cellule de récolte PERISCOP, qui permet de remonter des échantillons sous pression
  3. L'aquarium de transfert BALIST, qui permet d'étudier sans décompression les organismes récoltés avec la cellule PERISCOP.
  4. L'aquarium pressurisé AbyssBox, destiné à maintenir et exhiber sur le long terme des animaux des profondeurs, à l'aquarium public d'Océanopolis Brest.

Programmes de recherche

Type de programme Intitulé complet Période
MIDAS Européen MIDAS : Managing Impacts of Deep-seA reSource exploitation (7th FP, project n°603418, coord. Prof. P. Weaver, UK)
2014 - 2016
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Articles scientifiques

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Moteur de recherche Bibliographie

2012
Ravaux J, Léger N, Rabet N, et al. (2012) Adaptation to thermally variable environments: capacity for acclimation of thermal limit and heat shock response in the shrimp Palaemonetes varians. Journal of Comparative Physiology B-Biochemical Systemic and Environmental Physiology. doi: 10.1007/s00360-012-0666-7
2011
2010
2009

Pages