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Une diversité moléculaire insoupçonnée chez une espèce dite «non-modèle»!


​Une équipe du SPI/Marcoule, en collaboration avec le laboratoire d'écotoxicologie de l'Irstea de Lyon-Villeurbanne, a réalisé une analyse à très large échelle de la cinétique de plusieurs milliers de protéines d'un crustacé qui révèle une diversité insoupçonnée de vitellogénines, ces protéines de réserve servant de matériaux de construction lors des premiers stades de la vie.

Publié le 30 novembre 2016

​La science environnementale s'intéresse à des questions clés sur l'environnement, notamment l'effet des produits toxiques récalcitrants sur la biosphère, les effets du dérèglement climatique sur la vie, et le rapide déclin actuel de la biodiversité. En écotoxicologie, de petits crustacés d'eau douce appelés gammares (Gammarus fossarum) sont utilisés comme animaux sentinelles afin d'évaluer la qualité de l'eau de nos rivières. Ces animaux sont qualifiés de « non-modèles » en terme moléculaire car ils ne peuvent pas à ce jour être élevés pour obtenir une lignée monophylétique stable, aucune donnée génomique n'étant établie, et ils font l'objet d'études encore trop parcellaires. Les approches omiques peuvent apporter beaucoup en la matière mais elles se confrontent à la fiabilité de l'annotation fonctionnelle automatique des protéines obtenues par dérive d'un organisme à l'autre, phylogénétiquement distants et conduisant  à des prédictions inexactes en raison de scénarios évolutifs très différents.
Dans le cadre d'un projet initié par le programme transversal Toxicologie du CEA et poursuivi avec l'appui de l'ANR, les auteurs ont identifié les matériaux de réserve accumulés dans le jaune d'œuf de l'amphipode Gammarus fossarum. Chez les femelles ovipares, la production de vitellogénine est vitale pour le développement embryonnaire, assurant la viabilité de la population dans l'écosystème, tandis que sa production chez les organismes mâles est communément utilisée comme biomarqueur de l'exposition aux xéno-œstrogènes chez les poissons. Nous avons mené une analyse très fouillée de la dynamique temporelle de milliers de protéines à cinq stades de l'oogenèse et cinq étapes de l'embryogenèse. Cette approche exhaustive de la dynamique du protéome permet de proposer plusieurs hypothèses moléculaires fonctionnelles dans le processus d'oogenèse, telles que l'implication des protéines dans la vitellogenèse primaire ou secondaire. Nous avons identifié huit vitellogénines différentes révélant une diversité insoupçonnée des acteurs moléculaires impliqués dans la formation du jaune d'œuf. Ces données fournissent la première description moléculaire à grande échelle d'un cycle de reproduction des crustacés.

Figure: Dynamique des protéines s'accumulant lors de l'oogenèse et disparaissant lors de l'embryogenèse. L'abondance de milliers de protéines a été mesurée par spectrométrie de masse en tandem pour dix stades différents. L'ensemble des profils cinétiques ont été interprétés afin d'extraire les profils d'évolution recherchés.

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