thèse de Nathalie Le Roy

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)

anhydrase carbonique 

Allocation de recherche ministérielle

Sous la direction de Frédéric Marin

Début : octobre 2007

Soutenue le 28 juin 2011

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