L’anhydrase carbonique dans les biominéralisations carbonatées : activité, expression et évolution. Exemple de la coquille des mollusques (Unio spp. et Haliotis tuberculata) et des gastrolithes des écrevisses (Cherax quadricarinatus et Pacifastacus leniusculus)

Nathalie Le Roy soutiendra sa thèse mardi 28 juin 2011 à 9 h 30, amphi d’Orbigny (RC, aile sud, faculté Gabriel, 6 bd Gabriel, 21000 Dijon)

Résumé

Les anhydrases carboniques a (AC, EC 4.2.1.1) sont une famille de métalloenzymes appartenant à la superfamille des AC (familles a, ß, d, ? et ?). Elles catalysent la réaction réversible d’hydratation du dioxyde de carbone, libérant un proton et un ion bicarbonate, réaction essentielle dans la régulation du pH intra et extracellulaire chez les organismes vivants. Chez les métazoaires, ce rôle intervient dans des tissus et des fonctions variés, notamment les processus de biominéralisation des structures en carbonate de calcium. Après une revue des connaissances, les relations évolutives des AC ont été testées grâce à l’analyse phylogénétique d’AC a issues des métazoaires et en particulier « d’invertébrés ». La phylogénie moléculaire montre une évolution divergente des AC a impliquées dans les processus de biominéralisation carbonatée des « invertébrés ». Nous avons ensuite tenté de mettre en évidence (approches biochimiques, moléculaires et structurales) les AC dans trois modèles de biominéralisations carbonatées : (1) la coquille des bivalves d’eau douce Unio spp., (2) la coquille du gastéropode marin Haliotis tuberculata et (3) les gastrolithes des écrevisses Pacifastacus leniusculus et Cherax quadricarinatus. Chez Unio spp., une activité enzymatique AC et des peptides spécifiques des AC ont été détectés dans la matrice organique acido-soluble coquillière. Chez H. tuberculata, deux transcrits ont été séquencés dans le manteau minéralisant, chacun codant une AC sécrétée, htCA1 et htCA2, toutes deux absentes de la matrice coquillière. Enfin, chez les deux espèces d’écrevisses, aucune AC n’a été mise en évidence ni dans les gastrolithes ni dans les tissus qui les minéralisent. Ces données ne sont pourtant pas suffisantes pour prouver une absence totale des AC dans la calcification des gastrolithes. Dans le contexte des biominéralisations carbonatées, il semble exister au moins trois modes d’implication des AC : (1) AC sécrétée et incluse dans la matrice minéralisante ; (2) AC sécrétée mais non incluse dans la matrice minéralisante ; et (3) AC apparemment absente du milieu extracellulaire.

Mots clés

anhydrase carbonique, biominéralisation, carbonate de calcium, évolution, mollusques, écrevisses, biologie moléculaire, biochimie

Jury

Philippe Dubois (université libre de Bruxelles) – rapporteur
Jean-Marc Lebel (université de Caen Basse-Normandie) – rapporteur
Stéphanie Auzoux-Bordenave (université Pierre et Marie Curie) – examinatrice
Christian Milet (Muséum national d’histoire naturelle) – examinateur
Jean-Yves Sire (université Pierre et Marie Curie) – examinateur
Pascal Neige (université de Bourgogne) – examinateur
Frédéric Marin (université de Bourgogne) – directeur de thèse