Mise en évidence de protéines révélant une réponse au stress adaptative divergente entre les espèces Dreissena polymorpha et Dreissena rostriformis bugensis

International audienceZebra mussels Dreissena polymorpha, are bivalve molluscs used in ecotoxicology, as a sentinel species with, among other things, a strong bioaccumulation capacity. The quagga mussel, Dreissena rostriformis bugensis, has more recently colonized Western Europe. Also invasive, it competes with zebra mussels for habitats and, in some areas, has completely replaced it. Its use as a sentinel species is envisaged but requires understanding the mechanisms involved during the adaptive stress response and comparing them to those of the zebra mussel, which are better characterized. With this in mind, an exposure of the two species to a classical contaminant was performed to compare their responses. The individuals were exposed to a concentration of 100 μg / L of cadmium for 7 days, and then the gill proteins were separated by two-dimensional electrophoresis and the variable abundance proteoforms were identified by mass spectrometry. The functional analysis reveals promising elements for the study of the adaptive response in both species. A difference of expression of actors of the energy metabolism pathways points a physiological difference, with a reallocation of energy as well as the appearance of truncated proteins.Les moules zébrées, Dreissena polymorpha sont des mollusques bivalves utilisés en écotoxicologie comme espèces sentinelles du fait, entre autre, de leur capacité de bioaccumulation. La moule quagga, Dreissena rostriformis bugensis, a colonisé plus récemment l'Europe occidentale. Egalement invasive, elle est en compétition avec la moule zébrée pour les habitats et, dans certaines zones, l'a complètement remplacée. Son utilisation en tant qu'espèce sentinelle est envisagée mais nécessite de comprendre les mécanismes mis en jeu au cours de la réponse adaptative au stress et de les comparer à ceux de la moule zébrée, mieux caractérisés. Dans cette optique, une exposition des deux espèces à un contaminant classique a été réalisée afin de comparer leurs réponses. Les individus ont été exposés à une concentration de 100μg/L de cadmium pendant 7 jours, puis les protéines des branchies ont été séparées par électrophorèse bidimensionnelle et les protéoformes d'abondance variable ont été identifiées par spectrométrie de masse. L'analyse fonctionnelle révèle des éléments prometteurs pour l'étude de la réponse adaptative chez les deux espèces. Une différence d'expression d'acteurs des voies du métabolisme énergétique pointe une différence physiologique, avec une réallocation de l'énergie ainsi que l'apparition de protéines tronquées

Impact of global change on protein metabolism homeostasis in an intertidal key species, Mytilus edulis (L.)

Dans un contexte de réchauffement climatique et d'anthropisation, les organismes colonisant les espaces côtiers sont, et seront soumis, à des variations importantes de leur milieu de vie. Parmi ces organismes, la moule bleue Mytilus edulis constitue une espèce clé des écosystèmes intertidaux et est utilisée comme sentinelle. Au cours de cette thèse, des moules collectées sur des sites présentant des niveaux de contamination contrastés ont été conditionnées à deux niveaux de température différents avant une exposition à un stress thermique aigu. Des analyses protéomiques ont été réalisées pour explorer les effets de ces stress sur l'homéostasie des protéines. Une forte mortalité est observée exclusivement pour les individus issus du site pollué et conditionnés à des températures modérées. Chez les individus issus du site propre, une abondance de protéines de stress thermique et une sur-expression d'acteurs indiquant la mise en place d'un métabolisme anaérobie est observée. Les individus conditionnés à des températures plus élevées ont une meilleure réponse vis-à-vis des individus conditionnés aux températures modérées. Pour les moules provenant du site contaminé les réponses protéiques sont bien moins nettes et tendent à démontrer un effet additif délétère de la contamination et de la température. Là encore, les individus conditionnés aux températures les plus élevées répondent mieux. En conclusion, les individus au trait de vie non contaminés affichent de meilleures réponses physiologiques que les individus contaminés. De plus, les organismes dont l'historique thermique est favorable, i.e. conditionnés à des températures plus élevées, ont également des réponses améliorées.Intertidal organisms live in a fluctuating environment. The blue mussel Mytilus edulis is a key species of those ecosystems and are largely use as sentinel species. Global warming associated with anthropization will expose mussels to contaminations together with increased temperatures. In addition, more frequent heatwaves are expected. In this work, mussels were collected at two sites depicting contrasted levels of contamination and thermal exposure in microcosm were conducted. Two acclimation scenarios were set up prior to exposure to an identical acute thermal stress. In order to decipher joint effects of acclimation and contamination on protein homeostasis, gill proteome comparisons were performed. High mortality was observed only for mussels collected at the contaminated site and acclimated to current temperatures. Concerning gill proteome analysis, organisms from the pristine site exhibit high abundance of thermal stress proteins. Proteoforms involved in anaerobic metabolism were also up-regulated. Interestingly, mussels acclimated to the higher temperatures show an enhanced response compare to the one acclimated to current temperatures. Concerning mussels from the contaminated site, the response appears more confusing, excepted for heat stress protein response. This may indicate deleterious effects of combined contamination and heat stress. Therefore, organisms acclimated to higher temperature display improved responses. In conclusion, mussels with a clean life history show better physiological abilities than individuals with contaminated life history. Moreover, organisms prepared to heat stress by higher acclimation temperatures also develop a more effective response

Spot labels - MS files correspondances

Spot labels - MS files correspondances</p

Impact du changement climatique sur le métabolisme des protéines d’une espèce clé des communautés intertidales, Mytilus edulis (L.)

Intertidal organisms live in a fluctuating environment. The blue mussel Mytilus edulis is a key species of those ecosystems and are largely use as sentinel species. Global warming associated with anthropization will expose mussels to contaminations together with increased temperatures. In addition, more frequent heatwaves are expected. In this work, mussels were collected at two sites depicting contrasted levels of contamination and thermal exposure in microcosm were conducted. Two acclimation scenarios were set up prior to exposure to an identical acute thermal stress. In order to decipher joint effects of acclimation and contamination on protein homeostasis, gill proteome comparisons were performed. High mortality was observed only for mussels collected at the contaminated site and acclimated to current temperatures. Concerning gill proteome analysis, organisms from the pristine site exhibit high abundance of thermal stress proteins. Proteoforms involved in anaerobic metabolism were also up-regulated. Interestingly, mussels acclimated to the higher temperatures show an enhanced response compare to the one acclimated to current temperatures. Concerning mussels from the contaminated site, the response appears more confusing, excepted for heat stress protein response. This may indicate deleterious effects of combined contamination and heat stress. Therefore, organisms acclimated to higher temperature display improved responses. In conclusion, mussels with a clean life history show better physiological abilities than individuals with contaminated life history. Moreover, organisms prepared to heat stress by higher acclimation temperatures also develop a more effective response.Dans un contexte de réchauffement climatique et d'anthropisation, les organismes colonisant les espaces côtiers sont, et seront soumis, à des variations importantes de leur milieu de vie. Parmi ces organismes, la moule bleue Mytilus edulis constitue une espèce clé des écosystèmes intertidaux et est utilisée comme sentinelle. Au cours de cette thèse, des moules collectées sur des sites présentant des niveaux de contamination contrastés ont été conditionnées à deux niveaux de température différents avant une exposition à un stress thermique aigu. Des analyses protéomiques ont été réalisées pour explorer les effets de ces stress sur l'homéostasie des protéines. Une forte mortalité est observée exclusivement pour les individus issus du site pollué et conditionnés à des températures modérées. Chez les individus issus du site propre, une abondance de protéines de stress thermique et une sur-expression d'acteurs indiquant la mise en place d'un métabolisme anaérobie est observée. Les individus conditionnés à des températures plus élevées ont une meilleure réponse vis-à-vis des individus conditionnés aux températures modérées. Pour les moules provenant du site contaminé les réponses protéiques sont bien moins nettes et tendent à démontrer un effet additif délétère de la contamination et de la température. Là encore, les individus conditionnés aux températures les plus élevées répondent mieux. En conclusion, les individus au trait de vie non contaminés affichent de meilleures réponses physiologiques que les individus contaminés. De plus, les organismes dont l'historique thermique est favorable, i.e. conditionnés à des températures plus élevées, ont également des réponses améliorées

<i>Dreissena polymorpha</i> 2DE gels

2D gel electrophoresis from Dreissena polymorpha</p

Test

Test</p

2DE gel spot labels

2DE gel spot labels</p

<i>Dreissena polymorpha </i>MS/MS files

Dreissena polymorpha MS/MS files (see Table 1 for Spot labels-MS files correspondance)</p

<i>Dreissena rostriformis bugensis</i> 2DE gels

2D gel electrophoresis from Dreissena rostriformis bugensis.</p