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Synthèse de peptides thiolés et distribution intracellulaire du cadmium chez deux algues vertes (Chlamydomonas reinhardtii et Pseudokirchneriella subcapitata).

Lavoie, Michel (2008). Synthèse de peptides thiolés et distribution intracellulaire du cadmium chez deux algues vertes (Chlamydomonas reinhardtii et Pseudokirchneriella subcapitata). Mémoire. Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Maîtrise en sciences de l'eau, 249 p.

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Résumé

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Les cellules algales ont développé plusieurs mécanismes de détoxication des métaux. Elles peuvent notamment séquestrer les ions métalliques à l'aide de peptides riches en groupements thiols ou encore à l'intérieur de granules. Même si ces stratégies de détoxication existent chez les algues, leur importance relative chez différentes espèces et leur modulation en réponse aux métaux ne demeurent que peu abordées dans la littérature. Deux algues unicellulaires présentant une tolérance et une capacité à bioaccumuler le Cd contrastantes furent choisies, soit Chlamydomonas reinhardtii et Pseudokirchneriella subcapitata. C. reinhardtii serait plus résistante au Cd que P. subcapitata, mais accumulerait davantage de Cd, suggérant un rôle important des mécanismes de détoxication intracellulaire dans la résistance au Cd chez cette espèce. Les objectifs de cette recherche consistaient à: (i) mesurer l'impact des peptides détoxifiants et des granules sur la séquestration du Cd intracellulaire par rapport au niveau de liaison du Cd par des structures intracellulaires sensibles à ce métal telles les enzymes et d'autres organites (mitochondries, microsomes) chez ces deux espèces d'algues ; (ii) déterminer si l'utilisation des mécanismes de détoxication (séquestration du Cd dans les granules et par les protéines thermorésistantes ainsi que la synthèse de peptides thiolés) pourrait expliquer la plus grande résistance au Cd chez C. reinhardtii que chez P. subcapitata. Pour ce faire, les deux espèces d'algue choisies furent exposées séparément à une gamme de concentration de Cd²⁺ sous létale. (< CE75) à l'intérieur de culture en lots dans des milieux d'exposition inorganiques simples jusqu'au début de la phase stationnaire de croissance. Cinq compartiments intracellulaire furent isolés (organites, débris, granules, protéines thermosensibles ou « HDP » et protéines thermorésistantes ou « HSP ») par centrifugation différentielle avec homogénéisation préalable par sonification. La répartition subcellulaire du Cd fut déterminée par spectrométrie gamma à l'aide d'un radio-isotope du Cd (109Cd) comme traceur. L'efficacité de l'homogénéisation cellulaire par sonification fut optimisée pour les deux espèces et évaluée à l'aide de différentes techniques (assimilation au 14C et compteur de particules). L'efficacité à briser les cellules de P. subcapitata (26 %) était beaucoup plus faible que chez C. reinhardtii (> 98%). La distribution intracellulaire du Cd fut corrigée en fonction des efficacités d'homogénéisation. Parallèlement aux mesures de la répartition intracellulaire du Cd, la synthèse de peptides thiolés, dont les phytochélatines ([γ-Glu-Cys]nGly où n = 2 à 6) et leurs précurseurs (GSH: glutathion ; γ-EC: γ-glutamylcystéine), fut mesurée par HPLC (High performance liquid chromatography) avec dérivatisation pré-colonne au monobromobimane en tenant compte de l'efficacité de la dérivatisation des différents peptides. L'extraction des peptides était maximale après un chauffage dans l'acide et l'ajout d'une étape de sonification n'était pas nécessaire. Les concentrations de peptides furent corrigées en fonction du pourcentage de récupération obtenu après la première extraction par rapport à la quantité totale extraite après trois extractions (> 88%). Pour un gradient de Cd²⁺ variant entre 0,7 et 221 nM, une augmentation de la proportion de Cd séquestrée par les « HSP » chez P. subcapitata et aussi, dans le cas de C. reinhardtii, par les granules semblait conférer une protection partielle de certains sites intracellulaires sensibles tels les mitochondries et les microsomes (fraction « organites ») ainsi que les enzymes (fraction « HDP ») puisqu'une diminution et une stabilisation de la proportion de Cd dans la fraction « organites» et « HDP » furent mesurée. Cependant, la concentration de Cd dans ces dernières fractions augmentait en fonction du Cd²⁺présent dans le milieu. dans ces dernières fractions augmentait en fonction du Cd²⁺ présent dans le milieu. Les deux espèces étudiées synthétisaient de fortes concentrations de phytochélatines canoniques en réponse au Cd et pouvait séquestrer jusqu'à 70 % du Cd intracellulaire dans la fraction «HSP ». La séquestration du Cd par les «HSP » semblait donc être un important mécanisme de détoxication chez les deux espèces. Cependant, l'efficacité des mécanismes de détoxication chez C. reinhardtii se démarquait par trois facteurs: 1) Capacité de synthétiser de beaucoup plus fortes quantités de peptides thiolés de structure indéterminée, n'étant pas des PCn canoniques ou des hydroxyméthyl-PCn, que chez P. subcapitata ; 2) Habileté à produire davantage de phytochélatines plus polymérisées formant des complexes plus stables avec les métaux à partir d'une concentration extracellulaire de 149 nM Cd²⁺ ; 3) Au§mentation de la proportion de Cd dans la fraction « granules» pour l'exposition à 43 nM Cd²⁺ (concentration inhibant la croissance chez P. subcapitata seulement) comparativement à celle à 0,7 nM Cd²⁺.

Type de document: Mémoire
Directeur de mémoire/thèse: Fortin, Claude
Co-directeurs de mémoire/thèse: Campbell, Peter G.C.
Informations complémentaires: Résumé avec symboles
Mots-clés libres: peptides thiolés; cadmium; algue verte; Chlamydomonas reinhardtii; Pseudokirchneriella subcapitata; homogénéisation; cellule; organite; mitochondrie; GSH; écotoxicologie
Centre: Centre Eau Terre Environnement
Date de dépôt: 10 févr. 2014 16:06
Dernière modification: 23 nov. 2015 21:10
URI: http://espace.inrs.ca/id/eprint/1828

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