Chemical signaling and defense in brown algal kelps during interactions with herbivores

Résumé : Les kelps sont des espèces clés dans les écosystèmes marins tempérés, elles vivent en milieu intertidal le long des côtes où elles sont souvent exposées à des herbivores. Comme la plupart des organismes sessiles, les kelps ont développé des stratégies de défense contre l’herbivorie. Chez la laminaire Laminaria digitata, l’élicitation par les oligoguluronates induit des régulations transcriptomiques et l’activation de voies métaboliques, menant à la production et la libération de métabolites dans l’environnement, tels que des aldéhydes. De plus, cette espèce d’algue brune a montré des réponses systémiques suite à une élicitation. Des composés solubles dans l’eau de mer environnant les forêts de laminaires peuvent aussi modifier leur physiologie en réponse à l’élicitation. Une telle signalisation chimique à distance lors des réponses de défense rappelle les phénomènes de protection systémique et de potentialisation chez les plantes. Dans les forêts de laminaires, celle-ci pourrait jouer un rôle écologique majeur dans la structuration des algues marines et des communautés d’herbivores. Dans le contexte des interactions kelp/herbivores, nous avons étudié les réponses de défense et les processus de signalisation chez deux espèces emblématiques de laminaires originaires des côtes atlantiques et du Pacifique Sud, impliquées dans des interactions spécialisées avec leurs herbivores, L. digitata en interaction avec Patella pellucida (Bretagne, France) et Lessonia spicata avec Scurria scurra (Chili). Des approches combinées de métabolomique et de bio-essais ont été réalisées pour élucider la nature de potentiels signaux chimiques et leurs rôles biologiques et écologiques dans la défense des algues face aux herbivores. Les résultats ont montré que, en réponse à un broutage, les kelps présentent des modifications métaboliques telles que l’induction de voies de biosynthèse des acides gras, des oxylipines et d’acides aminés, ainsi que des modifications transcriptomiques. De plus, nous avons constaté que les laminaires co-incubées avec des algues broutées présentaient des changements de leur endo-métabolome en comparaison à des algues broutées, et semblaient moins consommées lors d’un broutage ultérieur, suggérant une perception et une intégration des composés algaux induits par l’herbivorie par les algues voisines. Des études de terrain et en laboratoire ayant précédemment mis en évidence une libération massive d’aldéhydes dans l’air et l’eau de mer après des stress biotiques et abiotiques, nous avons exploré les rôles biologiques d’une signalisation de type aldéhyde dans les interactions kelp/herbivores. Nous avons montré que les aldéhydes pouvaient modifier le métabolisme d’une algue par l’activation du métabolisme des acides gras, et que l’application de 4-HHE sur L. digitata pouvait réduire significativement une consommation algale ultérieure par les herbivores. Ainsi, ces résultats participent à une meilleure compréhension des réponses de défense suite à un broutage chez les laminaires, et confortent l’existence d’une signalisation à distance dans les interactions avec les herbivores, qui impliquerait des composés de défense émis par les algues, dont les aldéhydes.
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Ecosystems. Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2016. English. 〈NNT : 2016PA066708〉
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Soumis le : dimanche 17 décembre 2017 - 01:09:38
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Léa Cabioch. Chemical signaling and defense in brown algal kelps during interactions with herbivores. Ecosystems. Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2016. English. 〈NNT : 2016PA066708〉. 〈tel-01665821〉

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