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Effets de l'accumulation de mutations sur la valeur adaptative et les fonctions mitochondriales de Daphnia pulex élevées en milieux bénin et contaminé au cuivre

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Paquin, Frédérique (2019). Effets de l'accumulation de mutations sur la valeur adaptative et les fonctions mitochondriales de Daphnia pulex élevées en milieux bénin et contaminé au cuivre. Mémoire. Rimouski, Université du Québec à Rimouski, Département de biologie, chimie et géographie, 139 p.

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Résumé

RÉSUMÉ: La majorité des mutations spontanées ont des effets délétères et les impacts négatifs de l'accumulation de mutations sur la valeur adaptative sont bien documentés. Toutefois il y a peu d'information sur l'effet des stress environnementaux sur les taux de mutations ainsi que sur l'expression phénotypique de ces mutations. De plus, les effets des mutations spontanées ont surtout été mesurés sur des traits complexes liés à la valeur adaptative. Les effets des mutations sur les traits physiologiques plus spécifiques restent peu connus. Une meilleure connaissance de ces impacts pourrait améliorer notre compréhension de la relation génotype-phénotype. Les impacts des mutations sur les mitochondries méritent un intérêt particulier en raison des rôles cruciaux de ces organites dans de nombreuses fonctions cellulaires et de la plus grande sensibilité de leur ADN (ADNmt) aux mutations. La présente étude avait comme objectifs de 1) mesurer les effets de l'accumulation de mutations sur les traits liés à la valeur adaptative et sur les fonctions mitochondriales, 2) tester les impacts de l'exposition au cuivre durant le processus d'accumulation de mutations sur ces effets phénotypiques des mutations, 3) déterminer si un stress thermique exacerbe l'effet des mutations sur les traits mesurés. Pour ce faire, j'ai mesuré et comparé les effets de l'accumulation de mutations (MA) sur les traits d'histoire de vie et les fonctions mitochondriales chez des Daphnia pulex issues de lignées MA élevées en milieux bénin ou contaminé au cuivre.
Les traits phénotypiques ont été mesurés à températures optimale et stressante. Nos résultats montrent que l'exposition au cuivre durant le processus d'accumulation de mutations conduit à une augmentation des impacts négatifs sur les traits d'histoire de vie des daphnies et que ces effets sont exacerbés en conditions thermiques stressantes. Les taux de respiration mitochondriale des deux traitements de lignée MA étaient réduits de manière similaire d'environ 10% par rapport au contrôle. Notre étude est la première à démontrer de manière empirique la sensibilité des mitochondries à l'accumulation de mutations délétères. Mes résultats suggèrent par ailleurs que les impacts mutationnels sur les mitochondries pourraient être atténués par l'activation de mécanismes compensatoires comme la modulation du nombre de copies d'ADNmt par cellule, mais que ces processus compensatoires pourraient être réduits en conditions stressantes. -- Mot(s) clé(s) en français : accumulation de mutations, traits d'histoire de vie, mitochondries, cuivre, stress environnemental, daphnies, ADN mitochondrial. -- ABSTRACT: Most spontaneous mutations are known to be deleterious and the negative consequences of mutation accumulation on fitness are well documented. Yet few information is available on the extent to which environmental stressors increase mutation rate and impact the phenotypic expression of mutations. In addition, the effects of spontaneous mutations have mainly been measured on complex traits related to fitness and little is known about their impacts on specific physiological traits. A better understanding of these impacts could help bridge the gap between genotype and phenotype. The impacts on mitochondria are of particular concern given their crucial roles in many cellular functions and the known susceptibility of their DNA (mtDNA) to mutations. The objectives of this study were to 1) to measure the effects of spontaneous mutations on fitness traits and mitochondrial functions, 2) test the extent to which exposure to an environmental contaminant such as copper affects the phenotype of organisms through mutation accumulation, 3) to quantify the changes in the phenotypic effects of mutations upon exposure to thermal stress.
To answer these questions, the effects of mutations accumulation (MA) on both life history and mitochondrial traits in Daphnia pulex MA lines raised under benign or copper-contamined conditions were measured and compared. Phenotypic traits were assayed under optimal and stressful thermal conditions. Our results showed that copper exposure during the mutation accumulation experiment increased the deleterious impacts of mutations on life history traits and that high temperature exacerbated most of the negative fitness impacts. Mitochondrial respiration rates of both MA lines treatments were similarly reduced by ~10% compared to controls. Our study is the first to empirically show the alleged sensitivity of mitochondria to mutational load. My results also suggest that activation of compensatory mechanisms such as modulation of mtDNA content could mitigate the mitochondrial mutational impacts. However, these compensatory processes could be reduced under stressful conditions. -- Mot(s) clé(s) en anglais : mutation accumulation, life history traits, mitochondria, copper, environmental stress, daphnia, mitochondrial DNA.

Type de document : Thèse ou Mémoire (Mémoire)
Directeur(trice) de mémoire/thèse : Dufresne, France
Co-directeur(s) ou co-directrice(s) de mémoire/thèse : Lemieux, Hélène
Information complémentaire : Mémoire présenté dans le cadre du programme de maîtrise en gestion de la faune et de ses habitats en vue de l'obtention du grade de maître ès sciences (M.Sc.).
Mots-clés : Daphnie Daphnia Pulex Accumulation Mutation Valeur Adaptatif Stress Environnemental Histoire Trait Vie Mitochondrie Contamination Cuivre Phenotype
Départements et unités départementales : Département de biologie, chimie et géographie > Biologie
Déposé par : DIUQAR UQAR
Date de dépôt : 17 déc. 2019 16:24
Dernière modification : 17 déc. 2019 16:24
URI : http://semaphore.uqar.ca/id/eprint/1512

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