Les biominéralisations carbonatées : caractérisation et évolution

Nathalie Le Roy

mardi 26 mars 2013, à 13 heures, dans la salle du conseil

Les biominéralisations les plus représentées sur notre planète sont celles constituées de carbonate de calcium (CaCO₃). La bioprécipitation des cristaux de CaCO₃ est contrôlée par les facteurs physico-chimiques du milieu environnant (e.g. pH, salinité, température, pCO₂) et le métabolisme des organismes. Il existe trois grands types de biominéralisations carbonatées, avec un rôle croissant de l’influence de l’organisme : (1) biologiquement influencées, (2) biologiquement induites et (3) biologiquement contrôlées.

Le but de mes différents travaux de recherche est de mieux comprendre les processus de biominéralisation des structures carbonatées chez les métazoaires et en particulier de la coquille des mollusques (e.g. Unio sp., Haliotis tuberculata). Ce type de minéralisation biologiquement contrôlée est un modèle clé dans l’étude des matrices organiques incluses dans les coquilles et impliquées dans la précipitation du CaCO₃ (calcite, aragonite). Des analyses biochimiques (électrophorèses, tests enzymatiques, marquages immunologiques, etc.), moléculaires (RT-PCR, qPCR, etc.) et structurales (MEB couplé à de l’immuno-marquage) ont permis de caractériser et de localiser certaines des macromolécules présentes dans la matrice organique coquillière. L’essentiel de mes travaux a porté sur l’une de ces macromolécules qui joue un rôle clé dans la précipitation de la coquille, l’anhydrase carbonique (AC). Cette métallo-enzyme catalyse la réaction réversible d’hydratation du CO₂ selon la réaction suivante : H₂O + CO₂ ↔ HCO₃^2- + H⁺. Les AC permettent ainsi de fournir des ions bicarbonates qui précipiteront avec les ions calcium mais également de réguler le pH du milieu clos dans lequel précipitent les cristaux.

L’AC, qui peut-être incorporée dans la matrice organique des coquilles ou bien rester dans l’espace où se produit la biominéralisation, est une enzyme très ancienne qui est également présente chez les organismes unicellulaires eucaryotes et procaryotes. Sa présence et son rôle majeur dans la minéralisation des tapis microbiens sont largement suspectés, sans toutefois être clairement démontrés.

Mots clés

biominéralisation, carbonate de calcium, matrice organique, métazoaires, anhydrase carbonique

extrait:

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titre:

Les biominéralisations carbonatées : caractérisation et évolution

intervenant:

Nathalie Le Roy

date:

mardi 26 mars 2013

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Les biominéralisations carbonatées : caractérisation et évolution

Nathalie Le Roy

mardi 26 mars 2013, à 13 heures, dans la salle du conseil

 

 

Les biominéralisations les plus représentées sur notre planète sont celles constituées de carbonate de calcium (CaCO₃). La bioprécipitation des cristaux de CaCO₃ est contrôlée par les facteurs physico-chimiques du milieu environnant (e.g. pH, salinité, température, pCO₂) et le métabolisme des organismes. Il existe trois grands types de biominéralisations carbonatées, avec un rôle croissant de l’influence de l’organisme : (1) biologiquement influencées, (2) biologiquement induites et (3) biologiquement contrôlées.

Le but de mes différents travaux de recherche est de mieux comprendre les processus de biominéralisation des structures carbonatées chez les métazoaires et en particulier de la coquille des mollusques (e.g. Unio sp., Haliotis tuberculata). Ce type de minéralisation biologiquement contrôlée est un modèle clé dans l’étude des matrices organiques incluses dans les coquilles et impliquées dans la précipitation du CaCO₃ (calcite, aragonite). Des analyses biochimiques (électrophorèses, tests enzymatiques, marquages immunologiques, etc.), moléculaires (RT-PCR, qPCR, etc.) et structurales (MEB couplé à de l’immuno-marquage) ont permis de caractériser et de localiser certaines des macromolécules présentes dans la matrice organique coquillière. L’essentiel de mes travaux a porté sur l’une de ces macromolécules qui joue un rôle clé dans la précipitation de la coquille, l’anhydrase carbonique (AC). Cette métallo-enzyme catalyse la réaction réversible d’hydratation du CO₂ selon la réaction suivante : H₂O + CO₂ ↔ HCO₃^2- + H⁺. Les AC permettent ainsi de fournir des ions bicarbonates qui précipiteront avec les ions calcium mais également de réguler le pH du milieu clos dans lequel précipitent les cristaux.

L’AC, qui peut-être incorporée dans la matrice organique des coquilles ou bien rester dans l’espace où se produit la biominéralisation, est une enzyme très ancienne qui est également présente chez les organismes unicellulaires eucaryotes et procaryotes. Sa présence et son rôle majeur dans la minéralisation des tapis microbiens sont largement suspectés, sans toutefois être clairement démontrés.

Mots clés

biominéralisation, carbonate de calcium, matrice organique, métazoaires, anhydrase carbonique