Couplage genotype-phenotype et biais d’echantillonnage

Anne-Leïla Meistertzheim*, Nelly Le Goïc, Alain Marhic, Christian Tartu, Virginie Raehm and Marie-Thérèse ThébaultMarie Thérèse Thébault.

Laboratoire des Sciences de l’Environnement Marin (LEMAR), UMR-CNRS 6539, Institut Universitaire Européen de la Mer, Université de Bretagne Occidentale, Plouzané, France*leila.meistertzheim@univ-brest.fr

Contexte

Modification de l’environnement ex: Pollutions chroniques et accidentelles

rejets urbains, industriels et agricoles,

eutrophisation, marées noiresnoires...

Facteurs de STRESS majeur pour les écosystèmes côtiers

Mé l d h d bMétaux lourds, hydrocarbures, pesticides, hypoxie

Recherche de biomarqueurs à différents niveaux d’intégration

Gène ExpressionGèneCelluleOrganismePopulation

Expression

Physiologie

PolymorphismePopulation Polymorphisme

Couplage génotype/phénotype

Réponses à court terme : expression de gènes, réseau de gènes

Etude de l'expression de différents gènes d'intérêt régulés par l'exposition à des contaminants gè

ne

Site témoin Site contaminé

ion

d’un

gE

xpre

ssd’

inté

rêt

Gradient de contamination

Etude simultanée de l'expression de nombreux gènes en milieu naturel (estuaires contaminés)

Recherche de marqueurs génétiques de contamination à court terme (physiologie des individus)

Réponses à long terme : études de polymorphisme

Etude des fréquences alléliques de gènes d’intérêt dans des populations soumises à différentes contaminationscontaminations

Fréquence de l'allèle A

Gradient de contamination

Les individus porteurs de l'allèle A semblent plus « résistants » à la contamination (meilleure survie)

Recherche de marqueurs génétiques de contamination à long terme (effet sur plusieurs générations)

et de marqueurs génétiques plus ou moins associés à une meilleure résistanceq g q p

Biais rencontrés

Recherche d’indicateurs biologiques et de biomarqueurs

Espèce sentinelle

I t tid l btid lIntertidale ou subtidale

espèce fixée

Etude physiologique et/ou génétique

Expérimentation

Populations naturellesPopulations naturelles

Exemple d’une espèce sentinelle et des biomarqueurs associés

Modèle biologique

L’h ître cre seL’huître creuseCrassostrea gigas

› mollusque bivalve filtreur

› à large répartition et d’intérêt économique

it é i t tid l

Sites d'échantillonnage

› Espèce sentinelle présente› situé en zone intertidale

› facile à échantillonner

›facile à maintenir en laboratoire

Espèce sentinelle présente

› Site témoin

› Site pollués (gradient de pollution)ac e à a te e abo ato e

› bivalve modèle au niveau européen

Choix des individus sur l’estran

• Faut-il choisir des individus placés au même niveau d’émersion entre les différentes populations étudiées?p p

• Faut-il choisir d’échantillonner les individus selon un transect (haut-bas)?

Choix des individus sur l’estran

SHSB

• Echantillonnage non représentatif

Echantillonnage = présence maximale

• Densité-dépendante• Lien avec la pente de la bande huîtrière

Choix des individus sur l’estran

Polymorphisme enzymatique Polymorphisme enzymatique (m(méétabolisme basal tabolisme basal avecavecPhosphoGlucose Isomerase, Arginine Kinase, PhosphoGlucoMutase, Malate PhosphoGlucose Isomerase, Arginine Kinase, PhosphoGlucoMutase, Malate DeHydrogenase, Malate PhosphoIsomerase, Leucine AminoPeptidase, Asparte DeHydrogenase, Malate PhosphoIsomerase, Leucine AminoPeptidase, Asparte AminoTransferaseAminoTransferase)) Océan atlantiqueAminoTransferaseAminoTransferase)) Océan atlantique

A, Q, SB : 30% temps d’émersionSH (même site SB) : 45% temps d’émersionSH (même site SB) : 45% temps d émersion

Indice de différenciation génétique (Weir et Cockerham test)0,08

A-QSB-A 0,05 A-SH

Q SH

0,04

0,06Q-SB

ues

(W.C

.)

0,02

0,03

0,04Q-SHSB-SH

alue

s (W

.C.)

0,00

0,02

FSt v

alu

0,00

0,01

0,02

FSt v

a

PGI AATAK PGM MDH MPI LAP-0,02

locus

-0,01 PGI AATAK PGM MDH MPI LAP

locus

SB ≠ Q & A SH = Q & ASB ≠ SH

Choix des individus sur l’estran

• Faut-il choisir des individus placés au même niveau d’émersion entre les différentes populations étudiées?p p

• Faut-il choisir d’échantillonner les individus selon un transect (haut-bas)?

OUI

NON

Choix des individus sur l’estran

• Faut-il choisir des individus placés au même niveau d’émersion entre les différentes populations étudiées?p p

• Faut-il choisir d’échantillonner les individus selon un transect (haut-bas)?

OUI

NON

• Faut-il choisi des individus de même stade et/ou âge (recrues, adultes, juvéniles)?

Juvéniles : comment les identifier? mmJuvéniles : comment les identifier?Adultes : comment les âger?

• Faut-il choisir des Individus cultivés ou naturalisés? 1 --L

Mei

ster

tzhe

imL

Mei

ster

tzhe

im

Facteur de stress supplémentaire : anoxie

1 cm , A, A

supplémentaire : anoxie

Choix des individus lors de l’étude physiologique

• Faut-il comparer les indices physiologiques à la même date entre les sites?

• Faut-il identifier les individus et comparer les individus de même sexe, même stade de gamétogénèse? (Choix des organes étudiés)même stade de gamétogénèse? (Choix des organes étudiés)

Choix des individus lors de l’étude physiologique

Teneur en HSP dans la masse viscérale sur les 3 sites

140

/gpr

ot

Quiberon Arcouest Squiffiec Bas

A (7NI0+3NI1)Q (6NI0+4NI1)

A (5NI0+2NI1+3F1)Q (3NI0+5NI1+2F1)

A (3NI0+3NI1+1M1+3F1 )Q (1NI0+1M1+8F1)SB (3NI +2H +5F )

40

90

e H

SP m

g/ A (10NI0)Q (NI0)SB (NI0)

Q (6NI0 4NI1)SB (1NI0+2NI1+2M1+5F1)

SB (10F1)SB (3NI0+2H1+5F1)

-10

40

décembre janvier février mars avril mai

Moy

enn

A (3NI0+7F1 )Q (1NI1+5F1+8F2)SB (2NI0+3M1+3F1+1F2+1M2)décembre janvier février mars avril mai

dates

Stress plus Comparé ce qui est comparable…

Choix des tissues analysés: Branchies manteau masse visérale (+ gonade)

Stress plus important au mois mars à

ArcouestChoix des tissues analysés: Branchies, manteau, masse visérale (+ gonade)Arcouest

Choix des tissues lors de l’étude physiologique

7080

Branchies160

Glande digestives) ab

b

3040506070

6080

100120140

/(g o

f pro

tein

a

ab

b

Œufs ?

AQSB 0

1020

F0 F1 F2 F3 F4 F5 F6 M1 M2 M3 M40

2040

F0 F1 F2 F3 F4 F5 F6 M1 M2 M3 M4

HS

P m

g a abb

F: femelleM: mâleStage 0 : reposStage 1-2 : croissanceStage 3 : mature Différences obtenues uniquement aux stades maturesStage 3 atu eStage 4-5 : atrésieStage 6 : repos après ponte

Différences obtenues uniquement aux stades matures

• Organe non-soumis à l’influence de gamétogénèseS i i d d t l d d ti

Recherche d’un organe répondant au stress

ou Suivi du marqueur pendant un cycle de reproduction

• Identification des stades

Choix des individus lors de l’étude physiologique

• Faut-il comparer les indices physiologiques à la même date entre les sites?

• Faut-il identifier les individus et comparer les individus de même sexe, même stade de gamétogénèse?

Oui, MAIS…

même stade de gamétogénèse? OUI

Inconvénients: vitesse de gamétogénèse différentes, sites particuliers7

&W

)

N=30

4

5

6

ondi

tion

(M& N=30 Atresie

A

1

2

3

Indi

ce d

e C

o AQSB

mois

I

Couplage phénotype-génotype

1 site : 20 prélèvements/ an de 45 individus (30 Indice de Condition)

IC, autres indices

900 individus par site = 3600 pour 4 sites

300 individus par site = 1200 pour 4 sites

autres indices

300 individus par site = 1200 pour 4 sites

Sexe, stade, date

17%

50 individus identifiés par site = 200 pour 4 sites

date

• Génotypage : minimum de 100 individus

• Couplage phénotype-génotype : 1700 individus par échantillonnage?

• Couplage phénotype-génotype difficile en période de reproduction

REPOS ou STADE déterminé

Une grande équipe:

• Le labo:

LEMAR, RSA, Alain Marhic, Nelly Le Goïc et Christian Tartu

• Les ostréiculteurs:

Sébastien Lemoine,Sébastien Lemoine, Catherine Le Pottier, Jean-Yves Le Gall

• les stagiaires:

F L Hélè C lliFanny Lecuy, Hélène Collin, Claire Bertolone, Virginie Raehm et Thibault LagadecRaehm et Thibault Lagadec

140

160

Squiffiec Bas

80

100

120 Squiffiec Haut

20

40

60

0F0 F1 F2 F3 F4 F5 F6 M1 M2 M3 M4