Non-enzymatic oxylipin production in a mudflat microphytobenthic biofilm: evidence of a diatom response to light

Production non enzymatique d'oxylipines dans un biofilm microphytobenthique de vasière : preuve d'une réponse des diatomées à la lumière

Le microphytobenthos (MPB) est une communauté de micro-organisme photosynthétiques dominée par les diatomées vivant dans les sédiments des vasières. Le MPB contribue de manière significative à la production primaire totale des océans, servant de source alimentaire pour les invertébrés, les poissons et les échassiers, jouant un rôle crucial dans les activités socio-économiques locales. Les diatomées benthiques présentent des stratégies de photoprotection pour faire face aux fortes variations lumineuses de la zone de marnage. Les fortes irradiations peuvent induire la production intracellulaire d'espèces réactives de l'oxygène (ROS). Les ROS oxydent directement ou enzymatiquement les acides gras polyinsaturés (AGPI), formant des métabolites appelés oxylipines. Certaines sont des médiateurs chimiques connus chez les diatomées. Cependant, les oxylipines formées par oxydation directe, telles que les isoprostanoïdes, sont rarement étudiées chez les diatomées.

Pour mieux comprendre le rôle de ces composés dans la réponse à la lumière du MPB, nous avons étudié comment différentes irradiations, de faible à forte lumière faible, affectent la production d'isoprostanoïdes dans les organismes du biofilm. Les précurseurs AGPI des oxylipines produites reflétaient une réponse des diatomées. Sous forte lumière, la quantité totale d'isoprostanoïdes a augmenté, probablement liée à une production de ROS lors de la photosynthèse dépassant les capacités antioxydantes celulaires. Ces conditions étaient caractérisées par la présence d'isoprostanes (IsoPs) et de prostaglandines (Pgs). En revanche, les luminosités faibles et moyenne étaient caractérisées par les phytoprostanes (PhytoPs). Ces résultats suggèrent que dans ces conditions non-stressantes, la présence de ces oxylipines et des ROS à leur origine sont biologiquement régulées.

Cette première étude de la production non enzymatique d'oxylipines par un biofilm microphytobenthique met en évidence l’intêret d’explorer leur potentiel rôles de signalisation dans les réponses de ces microorganismes à la lumière.

Contact BOREA : Cédric Hubas, cedric.hubas@mnhn.fr

Légende des illustrations en galerie d'images (ci-dessous) :

- Fig. Mdf-Biofilm3 : Mécanisme de production possibles des oxylipines dont les isoprostanoides dans les biofilms de vasière/ Possible mechanisms of oxylipins, including the isoprostanoids,production in mudflat biofilms. © Doose 2024

- Fig. 1 : Analyse entre classes (BC) réalisée à partir d'une analyse factorielle multiple  (MFA) (A). Objet de la MFA (B). BC-MFA et ses variables (C). sur les oxylipines mesurées dans le biofilm exposé à l'obscurité (D, n = 10) et à des irradiations de faibles (LL : 50, 100), moyenne (ML : 250), et fortes lumière (HL : 500, 750, 1000) en µmol. photons.m-2.s-1 PAR (n = 5). / Between-class (BC) analysis realized on a multiple factor analysis (A). MFA object (B). BC-MFA and its variables (C). on oxylipins measured in the biofilm exposed to dark (D, n = 10) and to irradiances of low (LL: 50, 100), medium (ML: 250), and high light (HL: 500, 750, 1000) in µmol. photons.m−2.s−1 PAR (n = 5). © Doose et al., 2024

- Fig. 4 : Concentration des oxylipines en pg/mg dw variant significativement dans le biofilm exposé à l'obscurité (D, n = 10) et à des irradiations faibles (LL : 50 et 100), moyennes (ML : 250), et élevées (HL : 500, 750, et 1000) en µmol µmol. photons.m-2.s-1 PAR. Les différences significatives entre les traitements sont indiquées par des lettres (ANOVA, p < 0,05 ; n = 5). Les oxylipines ont été rassemblées en groupes correspondant à leurs acides gras précurseurs AA (acide arachidonique), AdA (acide adrénique), ALA (acide α-linolénique), DHA (acide docosahexaénoïque) et EPA (acide eicosapentaénoïque). / Concentration of oxylipins in pg/mg dw which significantly varied in biofilm exposed to dark (D, n = 10) and to irradiances of low (LL: 50 and 100), medium (ML: 250), and high light (HL: 500, 750, and 1000) in µmol µmol. photons.m-2.s-1 PAR. One-way ANOVA was performed on the data to detect significant differences between treatments, as indicated by letters (p < 0.05; n = 5). Oxylipins were gathered in groups corresponding to their fatty acid precursors AA (arachidonic acid), AdA (adrenic acid), ALA (α-linolenic acid), DHA (docosahexaenoic acid), and EPA (eicosapentaenoic acid). © Doose et al., 2024.