Soutenance mémoire
La seiche Sepia officinalis est un Mollusque Céphalopode dont l’aire de répartition s’étend des côtes Atlantiques de l’Afrique à la Méditerranée et à la Mer du Nord en passant par la Manche. Consommée pour sa chair et son encre, cette espèce présente un intérêt économique important. En Normandie, la seiche représente la sixième ressource halieutique en matière de valeur avec plus de 2000 tonnes débarquées en criée en 2017 (Ifremer). Néanmoins, l’espèce étant sémelpare le renouvellement du stock d’une année sur l’autre repose sur chaque génération et des fluctuations du stock ont été observées d’une année sur l’autre (Gras et al., 2014). En accord avec une politique visant à préserver cette ressource importante pour le territoire normand, le stock de seiches en Manche a fait l’objet d’un suivi particulier depuis plusieurs années (Gras et al., 2016, Alemany et al., 2017). Aussi, la reproduction ainsi que les processus associés comme la formation de l’œuf et la régulation de la ponte ont fait l’objet de nombreux travaux qui ont permis de mieux comprendre les mécanismes mis en œuvre et qui ont fait récemment l’objet d’un chapitre d’ouvrage (ZatylnyGaudin et Henry, 2017).
Classification des Céphalopodes et généralités
Les Céphalopodes sont des animaux Protostomiens Lophotrochozoaires. Ils appartiennent à l’embranchement des Mollusques aux côtés de sept autres classes dont notamment celles des Bivalves et des Gastéropodes . Les trois sous-classes décrites chez les Céphalopodes Nautiloidea, Coleoidea et Ammonoidea regroupent 30 000 espèces éteintes et 1 000 espèces existantes (Haszprunar et Wanninger, 2012). La sous classe des Ammonoidea, entièrement éteinte (Landman et al., 2015), et celle des Nautiloidea se caractérisent par la présence d’une coquille externe possédant plusieurs chambres impliquées dans la flottaison et assurant la protection vis-à-vis des prédateurs pour ces espèces peu mobiles. Au contraire, les membres de la sous-classe des Coleoidea regroupant les deux superordres des Décapodes (Decabrachia) et des Octopodes (Octobrachia), plus mobiles, possèdent une coquille interne réduite ou vestigiale. Chez la seiche, la coquille interne est appelée « os de seiche ». Elle est composée majoritairement d’aragonite et organisée en plusieurs chambres stockant les gaz et permettant de réguler la flottabilité. Par ailleurs, les Coleoidea présentent des cellules pigmentées ou chromatophores, permettant des changements de couleur important pour le mimétisme ou la reproduction. La seiche est capable de se camoufler dans son environnement en mimant les couleurs et l’aspect du substrat.
Les Céphalopodes se caractérisent par un céphalopodium associant la tête et le pied, élément propre et plus ou moins développé chez les Mollusques. Le céphalopodium comprend une partie antérieure formant un appareil brachial constitué de huit à dix membres pour les Coleoidea ou allant jusque quatre-vingts pour les Nautiloidea. Chez la seiche, l’appareil brachial comporte 8 bras et 2 tentacules préhensiles. La partie postérieure du céphalopodium correspond au siphon ou entonnoir indispensable à la locomotion et à la ventilation. Le céphalopodium comporte également deux yeux très volumineux caractérisés par une pupille en « W ». Très perfectionnés, ces yeux sont comparables à ceux des Vertébrés et assurent une bonne vision nécessaire pour la prédation et le mimétisme. Les yeux sont en relation avec les lobes optiques qui constituent l’un des éléments du système nerveux central protégé par un « crane » cartilagineux chez les Céphalopodes. Ce système nerveux permet aux Céphalopodes d’élaborer des comportements complexes et leur procure des capacités de mémorisation et d’apprentissage (Dickel et al., 2013, Cartron et al., 2013). Toutes ces caractéristiques font des Céphalopodes de très bons prédateurs. Le modèle étudié lors de cette thèse est la seiche commune Sepia officinalis appartenant à l’ordre des Sepiida et à la famille des Sepiidae. Sa zone de répartition dans l’Est Atlantique s’étend de la mer Baltique aux côtes de l’Afrique du Sud et en Méditerranée. La population étudiée ici est celle présente en Manche, sur les côtes normandes en périodes printanière et estivale.
Cycle biologique de la seiche
Le cycle biologique de la population de seiches en Manche a été décrit par BoucaudCamou et Boismery (1991) et Boucaud-Camou et collaborateurs (1991). Animal nectobenthique, la seiche présente un cycle de vie de vingt mois, ponctué par différentes migrations . Les œufs pondus au printemps sur les côtes de la Baie de Seine et de l’Ouest Cotentin, en Normandie, éclosent après trois mois de développement embryonnaire. Le pic d’éclosion intervient à la fin du mois de juillet, moment propice au développement des juvéniles par ses températures favorables et par l’abondance de proies. Durant l’automne, la température des eaux côtières diminue, les juvéniles réalisent alors leur première migration en direction de l’Ouest Manche, accompagnés par les seiches d’un an. Ils hivernent de novembre à février bénéficiant d’eaux profondes tempérées (60 à 100m). Au printemps, les seiches encore immatures rejoignent les côtes normandes afin de profiter de températures plus élevées et d’un abondant stock de proies. Quatorze mois après l’éclosion, les seiches mâles sont matures tandis que les femelles débutent leur maturation sexuelle. C’est à ce moment que débute la seconde migration pour ces animaux plus âgés vers les eaux profondes de l’Ouest Manche, en compagnie des jeunes juvéniles. Après ce second hivernage, les seiches retrouvent les côtes normandes au printemps. Mâles et femelles sont matures et se regroupent pour s’accoupler. A l’issue de la ponte, les géniteurs meurent résultant en l’échouage massif d’os de seiches sur les côtes.
La fonction reproductrice
Anatomie de l’appareil reproducteur et gamétogénèse
La seiche est une espèce gonochorique à fécondation externe. Chacun des deux sexes possède une gonade unique complexe associée à plusieurs glandes (Mangold, 1989).
Appareil génital femelle et ovogénèse
L’appareil génital femelle se compose d’un ovaire unique suspendu à la paroi dorsale du cœlome génital et de glandes associées.
L’oviducte présente une partie proximale qui est en continuité avec le cœlome génital et une partie distale correspondant à une structure glandulaire ou Glande de l’OVIducte (GOVI) aboutissant au pavillon. Deux autres glandes impliquées dans la formation de l’œuf sont présentes, les Glandes Nidamentaires Principales (GNP) de couleur blanche et les Glandes Nidamentaires Accessoires (GNA) de couleur orange. L’ovaire est composé de trois parties : une zone médullaire composée de tissu conjonctif richement vascularisé ; une zone corticale correspondant aux cellules germinales et un épithélium mince correspondant aux futures cellules folliculaires. L’ovogénèse asynchrone a lieu au sein de l’ovaire et débute par les mitoses goniales suivies des prophases méiotiques (Dhainaut et Richard, 1976). La prévitellogenèse marquée par les divisions des cellules folliculaires est ensuite initiée et suivie de la vitellogenèse permettant l’accumulation des réserves vitellines au sein du cytoplasme ovocytaire. Après la vitellogenèse, un chorion se forme autour des ovocytes entrainant la dégénérescence des cellules folliculaires. Les ovocytes matures sont libérés dans le cœlome génital et s’accumulent dans l’oviducte distal jusqu’à l’accouplement.
Appareil génital mâle et spermatogénèse
L’appareil génital mâle se compose d’un testicule unique en position postérieure.
Celui-ci est relié par le canal déférent à différentes glandes annexes : trois vésicules séminales et une glande accessoire. Ces glandes contribuent à la formation des spermatophores, qui seront stockés dans la poche de Needham avant d’être libérés dans la cavité palléale par le pénis. La différentiation des spermatogonies en spermatozoïdes au sein du testicule a été décrite par Richard (1971). Les spermatogonies subissent plusieurs mitoses puis entrent en phase d’accroissement pour passer successivement du stade spermatocyte I à spermatocyte II puis finalement au stade spermatide. Après une phase d’allongement et de différenciation, les spermatozoïdes matures commencent leur trajet dans le tractus génital mâle afin d’être encapsulé dans les spermatophores. Les spermatophores sont composés d’un appareil éjaculateur et d’un réservoir spermatique ou spermatange . Au contact de l’eau, le spermatophore gonfle et l’appareil éjaculateur se dévagine et libère le spermatange.
Accouplement
Le comportement reproducteur de la seiche a été largement décrit (Adamo et Hanlon, 1996, Hanlon et al., 1999, Adamo et al., 2000). Quatre étapes ont été décrites par Hanlon et collaborateurs (1999) : l’initiation, le nettoyage, le transfert des spermatophores et le stockage des spermatanges. L’accouplement est réalisé en position « tête à tête ». Lors de l’initiation, le mâle saisit la femelle entrainant l’entremêlement des bras des deux animaux. La seconde étape est le nettoyage durant laquelle le mâle expulse de l’eau grâce à son entonnoir dans la cavité buccale de la femelle afin d’éliminer les spermatanges provenant d’éventuels accouplements précédents. Les spermatophores expulsés dans la cavité palléale par le pénis sont récupérés par le bras hectocotyle du mâle (Figure 4C). Ce bras ventral gauche est dépourvu de ventouse au niveau proximal et permet au mâle de déposer les spermatophores dans la poche copulatrice ou sous-buccale de la femelle. Au contact de l’eau de mer, les spermatanges sont expulsés puis stockés dans les réceptacles séminaux de la poche copulatrice. L’accouplement déclenche chez la femelle la reprise du transport des ovocytes dans le tractus génital femelle et le dépôt des œufs ou ponte après fécondation au niveau de la cavité buccale.
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Table des matières
Introduction générale
1. Contexte
2. Classification des Céphalopodes et généralités
3. Cycle biologique de la seiche
4. La fonction reproductrice
4.1. Anatomie de l’appareil reproducteur et gamétogénèse
4.1.1. Appareil génital femelle et ovogénèse
4.1.2. Appareil génital mâle et spermatogénèse
4.2. Accouplement
4.3. Régulation de la ponte et formation de l’œuf
5. La fonction neuroendocrine
5.1. Anatomie du système nerveux et Neuropeptidome
6. La fonction de nutrition
6.1. Anatomie de l’appareil buccal et du tractus digestif
6.2. Comportements de prédation
6.3. Venin et facteurs immunitaires
6.4. Digestion
6.5. Microbiome associé à l’appareil digestif
7. Le système immunitaire chez la seiche et les Céphalopodes
7.1. Le système circulatoire
7.2. Pathogènes chez les Céphalopodes
7.2.1. Bactéries
7.2.2. Champignons
7.2.3. Virus
7.2.4. Parasites protozoaires ou métazoaires
7.3. Réponse immunitaire
7.3.1. Barrières physiques et zones d’interactions avec le milieu
7.3.2. Reconnaissance
7.3.3. Signalisation
7.3.4. Effecteurs
8. Objectifs de la thèse
Chapitre 1. Etude de l’organe hématopoïétique : le Corps Blanc
1. Introduction
1.1. Structure et localisation de l’organe hématopoïétique (OHP) chez les Protostomiens aquatiques
1.1.1. Description de l’OHP chez les Annélides Polychètes
1.1.2. Description de l’OHP chez les Crustacés aquatiques
1.1.3. Description de l’OHP chez les Mollusques aquatiques
Description de l’OHP chez les Gastéropodes
Description de l’OHP chez les Bivalves
Description de l’OHP chez les Céphalopodes
1.2. Régulation de l’hématopoïèse chez les Protostomiens
1.2.1. Chez les Crustacés
1.2.2. Chez les Gastéropodes
1.2.3. Chez les Bivalves
1.2.4. Chez les Céphalopodes
2. Le corps blanc chez la seiche Sepia officinalis
2.1. Exploration morphologique du corps blanc
2.2. Exploration moléculaire du corps blanc
3. Discussion
Chapitre 2. Les Hémocytes
1. Introduction
1.1. Les différent types d’hémocytes chez les mollusques
1.1.1. Chez les Bivalves
1.1.2. Chez les Gastéropodes
1.1.3. Chez les Céphalopodes
1.2. Fonction immunitaire des hémocytes chez les Mollusques
1.2.1. La phagocytose
1.2.2. L’encapsulation
1.2.3. Libération de molécules cytotoxiques
1.2.4. Production de peptides antimicrobiens
Les peptides antimicrobiens
Les peptides antimicrobiens de Mollusques
1.2.5. Le priming immunitaire
1.3. La cicatrisation
1.4. Autres fonctions des hémocytes chez les Mollusques
2. Recherche de peptides antimicrobiens à partir des hémocytes chez Sepia officinalis
3. Discussion
Chapitre 3. Peau, mucus et microbiome associé
1. Introduction
1.1. La Peau des organismes aquatiques : barrière entre le milieu interne et un environnement extérieur complexe
1.1.1. Structure de la peau chez les organismes aquatiques
1.1.2. La sécrétion du mucus
1.1.3. Facteurs immunitaires de la peau
1.2. Le mucus associé à la peau ou à l’épiderme chez les organismes aquatiques
1.3. Le rôle immunitaire du mucus associé à la peau chez les organismes aquatiques
1.4. Microbiome associé à la peau/mucus chez les organismes marins
1.5. Objectifs du chapitre
2. Matériel et méthodes
2.1. Matériel biologique
2.2. Etude histologique
2.2.1. Microscopie optique
2.2.2. Microcopie électronique
2.3. Approche microbiologique
2.3.1. Mise en culture des bactéries présentes dans le mucus
2.3.2. Isolement et identification des espèces bactériennes
2.4. Approche transcriptomique
2.5. Approche protéomique
2.6. Approche peptidique
3. Résultats et Discussion
3.1. Approche cellulaire
3.1.1. Etude structurale de la peau
3.1.2. Etude du microbiome cultivable associé à la peau
Présence de bactéries au niveau de la peau
3.1.3. Isolements de bactéries et espèces identifiées
3.2. Approche moléculaire
3.2.1. Etude du transcriptome de la peau
3.2.2. Etude du protéome du mucus
3.2.3. Etude du peptidome du mucus
4. Conclusions
Discussion générale et Perspectives
1. Discussion générale
2. Perspectives
Conclusion générale
Bibliographie
