Gilles LUQUET

Mes activités de recherche ont trait au domaine des Biominéralisations et plus particulièrement aux biominéralisations dites biologiquement contrôlées.

Elles ont pour but la compréhension du processus concourant à l’élaboration par un organisme vivant de structures biphasiques organo-minérales.

Elles s’inscrivent également dans la problématique de l’origine et de l’évolution des squelettes calcifiés qui, selon les données fossiles, semblent être apparus dans de nombreux phylums de métazoaires au moment de la transition Protérozoïque/Cambrien.

L’approche développée repose d’une part sur l’étude physico-chimique au niveau macro- et microstructural de ces minéralisations calcifiées, d’autre part sur la caractérisation par la biochimie et la biologie moléculaire des constituants moléculaires (notamment des protéines et des sucres) des matrices organiques constitutives. L’analyse comparative des structures et des caractéristiques moléculaires (propriétés, séquences, relations structure-fonction) des minéralisations étudiées nous permet d’envisager quelques hypothèses concernant l’évolution et corrélativement l’origine des systèmes calcifiants : les systèmes calcifiants actuels similaires dans divers phylums ont-ils une origine unique ? ont-ils été créés de manière indépendante dans chaque phylum ? sont-ils le résultat d’une convergence évolutive ? sont-ils la résultante du recrutement de molécules préexistantes (exaptation) ? …

Enfin une troisième approche consiste à étudier l’impact que pourraient avoir des variations environnementales d’origine anthropiques sur ces processus de calcification effectués dans des conditions de pH, température et concentrations ioniques bien définies pour chaque type de biominéral. La pollution, le réchauffement climatique et l’acidification des océans mettent-ils en danger la biodiversité en impactant directement certains processus tels la reproduction et le développement concomitant et interdépendant du processus de minéralisation pour les espèces que nous étudions ?

Les modèles d’études sont des métazoaires appartenant à divers embranchements de chordés (poissons ostéichtyens téléostéens) et de non chordés (Cnidaires, Pancrustacés, Mollusques).

Les biominéraux étudiés, constitués principalement de carbonate de calcium, sous forme cristalline ou amorphe, sont également très diversifiés.

Il s’agit par exemple :

• de l’exosquelette, à fonction de soutien (attaches musculaires) et protection (contre les agressions environnementales), et de dépôts de CaCO3 amorphe (gastrolithes), à fonction de réservoirs d’ions calcium, développés par des arthropodes pancrustacés (Cirripedia, Malacostraca). Il est à noter qu’un autre intérêt des biominéraux élaborés dans ce phylum résulte du fait qu’ils sont transitoires, résorbées et renouvelées cycliquement.
• des spicules ou sclérites calcaires ayant un rôle de protection de l’organisme chez des gorgones (Cnidaires Anthozoaires), organismes branchus sessiles développés sous forme de colonies de polypes 
• des otolithes développés par le poisson téléostéen Pterois volitans, structures à fonction d’équilibration et de reconnaissance dans l’espace. Il est à noter que Pterois volitans est une espèce invasive très répandue dans la mer des caraïbes.
• de l’ « os » chez la seiche commune, Sepia officinalis (céphalopode). Cet os joue à la fois un rôle de squelette et d’organe permettant la flottabilité et l’équilibration de l’animal.