Fonctions mitochondriales et profils lipidiques cardiaques chez l'épinoche à trois épines : un aperçu des limites physiologiques associées à la tolérance thermique

Chouinard-Boisvert, Simon (2023). Fonctions mitochondriales et profils lipidiques cardiaques chez l'épinoche à trois épines : un aperçu des limites physiologiques associées à la tolérance thermique. Mémoire. Rimouski, Université du Québec à Rimouski, Département de biologie, chimie et géographie, 72 p.

Prévisualisation

PDF Télécharger (1MB) | Prévisualisation

Résumé

RÉSUMÉ : Chez les ectothermes, le bon fonctionnement des processus biologiques est hautement dépendant de la température du milieu de vie. Des variations thermiques dépassant la gamme de température optimale propre à ces organismes risque ainsi d'engendrer des difficultés majeures chez certaines espèces, particulièrement en milieu aquatique. Selon les prédictions actuelles, les prochaines années verront la fréquence et l'intensité des vagues de chaleur augmenter, ce qui risque de modifier les dynamiques dans de nombreux écosystèmes. Dans ce contexte, il devient crucial de caractériser les déterminants physiologiques associés à la sensibilité thermique chez les ectothermes aquatiques. Des études sur le sujet ont démontré que chez les poissons, le cœur semble être l'un des premiers organes à défaillir en situation de stress thermique. Le présent mémoire se fonde sur l'hypothèse que les limites thermiques des ectothermes sont dictées par celles de leurs mitochondries cardiaques. Pour tester cette idée, la tolérance thermique de deux écotypes d'épinoches à trois épines (Gasterosteus aculeatus), l'un issu d'un milieu estuarien et l'autre d'un milieu lacustre, a été évaluée à l'aide du test du CTmax. La consommation d'oxygène des mitochondries cardiaques sous plusieurs stades respiratoires a ensuite été mesurée à l'aide de respiromètres à haute résolution, et ce à trois températures, soit 10°C, 20°C et 30°C. De manière à tester si la composition en acides gras des membranes cardiaques pourrait elle aussi influencer la tolérance thermique, les profils lipidiques des cœurs d'épinoches ont été dressés par chromatographie en phase gazeuse. La population estuarienne a démontré une meilleure performance lors du test de CTmax que celle du milieu lacustre, toutefois cette différence n'a pas pu être expliquée par des variations au niveau de la consommation d'oxygène des mitochondries cardiaques. De plus, malgré des différences significatives dans les profils d'acides gras entre les deux écotypes, la tolérance thermique des épinoches n'a pas démontré de corrélation forte avec la composition lipidique des membranes cardiaques. En revanche, la respiration mitochondriale était hautement dépendante de la température expérimentale et une chute de la respiration de stade 3 a été observée à 30°C. Nos résultats permettent d'avancer que le Complexe I du système de transport des électrons semble être un élément limitant majeur de la respiration mitochondriale à haute température, suggérant ainsi qu'il pourrait être un déterminant clé de la tolérance thermique chez l'épinoche. -- Mot(s) clé(s) en français : Limites thermiques, poissons, respiration mitochondriale, cœur, acides gras membranaires. --
ABSTRACT : In ectotherms, proper functioning of many key biological processes can be heavily influenced by the surrounding temperature. Thermal variations surpassing organism's optimal temperature range may therefore greatly affect the survival of many species, especially in aquatic environments. According to recent predictions, the future will bring heat waves of increasing frequency and intensity, which will surely impact ecosystem dynamics. Considering this, it is crucial for scientists to identify physiological determinants associated with ectotherms' thermal tolerance. Previous studies have shown that, in fish, heart failure often seems to be among the first major consequences of heat stress. The hypothesis behind the present master's thesis therefore suggests that ectotherm's thermal limits are dictated by that of their cardiac mitochondria. To test this hypothesis, thermal tolerance of two three-spined stickleback (Gasterosteus aculeatus) ecotypes, the first one originating from an estuarian environment and the second one from a lacustrine environment, was evaluated by CTmax performance tests. Cardiac mitochondrial oxygen consumption during standard respiratory states was then measured by high resolution respirometry at three assay temperatures, namely 10°C, 20°C and 30°C. We also tested whether sticklebacks' heart fatty acid composition could influence their thermal tolerance by analysing lipid profiles, which was performed by gas chromatography. Estuarine fish showed a better performance during CTmax tests than lacustrine fish, but this difference could not be explained by variations at the level of cardiac mitochondrial oxygen consumption. Furthermore, despite significant differences in lipid profiles between both ecotypes, stickleback's thermal tolerance did not strongly correlate with heart fatty acid composition. On the other hand, mitochondrial respiration was strongly dependant on experimental temperature, and we observed a significant drop of state 3 respiration at 30°C. Our results suggests that Complex I of the electron transport system is a major limiting factor of mitochondrial respiration at high temperatures, which would make it a key determinant in sticklebacks' thermal tolerance. -- Mot(s) clé(s) en anglais : Thermal limits, fish, mitochondrial respiration, heart, membranes fatty acids.

Type de document :	Thèse ou mémoire de l'UQAR (Mémoire)
Directeur(trice) de mémoire/thèse :	Blier, Pierre
Co-directeur(s) ou co-directrice(s) de mémoire/thèse :	Dufresne, France
Information complémentaire :	Mémoire présenté dans le cadre du programme de maîtrise en biologie en vue de l'obtention du grade de maître ès sciences (M.Sc.). Ce document est rédigé sous forme d'articles scientifiques.
Mots-clés :	Épinoche à trois épines; Gasterosteus aculeatus; Chaleur; Effets physiologiques; Stress thermique; Dégradation des mitochondries; Mitochondries; Cœur; Lipides membranaires.
Départements et unités départementales :	Département de biologie, chimie et géographie > Biologie
Déposé par :	DIUQAR UQAR
Date de dépôt :	01 mars 2024 15:50
Dernière modification :	01 mars 2024 15:50
URI :	https://semaphore.uqar.ca/id/eprint/2917

Actions (administrateurs uniquement)

Éditer la notice