Abstract :
[fr] Ce mémoire s’intéresse à la perception de la lumière chez les concombres de mer (Holothuroidea, Echinodermata). Structurellement, ce travail comporte trois axes principaux :
(i) l’identification par approche in silico des gènes d’opsines [acteurs moléculaires prototypiques de la perception de la lumière chez les bilatériens] chez les holothuries à partir de données génomiques ou transcriptomiques disponibles ;
(ii) la localisation par une approche immunohistochimique des opsines ciliaire (opsine 1) et rhabdomérique (opsine 4) [deux types d’opsines homologues aux opsines visuelles de deutérostomiens et protostomiens, respectivement] dans les tissus de différentes espèces d’holothuries. Les structures photosensorielles plus spécialisées (cupules et ocelles) présentes chez l’ordredes Apodida ont particulièrement été envisagées.
(iii) l’étude de l’effet de stimuli lumineux sur le comportement des concombres de mer. L’approche in silico nous a permis de mettre en évidence chez les holothuries la présence de six différents types d’opsines parmi les dix classes d’opsines ancestrales répertoriées chez les bilatériens. Parmi ces opsines figurent l’opsine ciliaire (opsine 1) et l’opsine rhabdomérique (opsine 4) que nous avons mises en évidence par immunohistochimie et immunofluorescence. Les opsines 1 et 4 ont été détectées dans le tégument, les papilles sensorielles cutanées, les podia et les tentacules chez les espèces H. forskali et H. scabra. Toutefois, un problème de spécificité d’anticorps a été identifié chez H. forskali et les marquages devront être vérifié dans le futur. En outre, nous avons mis en évidence la présence de ces deux types d’opsines dans les cupules sensorielles chez l’espèce Oestergrenia digitata. Ce qui suggère que ces structures, dont la fonction était jusqu’à présent inconnue, joueraient un rôle dans la perception de la lumière. Chez une autre espèce d’Apodida (Euapta godeffroyi) nous avons mis en évidence une forte immunoréactivité à l’opsine 1 dans les cellules neuroépithéliales ciliées qui forment l’ocelle. Ce qui confirme le rôle de ces ocelles dans la perception visuelle chez cette espèce. Les tests comportementaux menés chez l’espèce Holothuria forskali montrent un phototropisme négatif lorsque ces animaux sont exposés à des longueurs d’onde lumineuses courtes (bleu, vert) et ce malgré l’absence d’organe visuel spécialisé chez cette espèce. La présence d’opsines que nous avons détectées dans des structures telles que les papilles, les podia ou les tentacules permettrait une perception extraoculaire des stimuli lumineux. L’ espèce E. godeffroyi réagit très rapidement aux stimuli visuels de courte longueur d’onde (bleu, vert) par un comportement photophobe. La perception visuelle chez cette espèce semble être associée à la présence d’opsines dans les ocelles et le phototropisme négatif que nous avons observé est en parfaite adéquation avec le mode de vie nocturne de cette espèce.
[en] The present master thesis focuses on the perception of light in sea cucumbers (Holothuroidea, Echinodermata). Structurally, this work has three main axes:
(i) the identification by in silico approach of opsin genes [prototypical molecular actors of light perception in bilaterians] in see cucumbers from genomic or transcriptomic data.
(ii) the immunolocalization of ciliary (opsin 1) and rhabdomeric (opsin 4) opsins [two types of opsins homologous to deuterostomian and protostomian visual opsins, respectively] in tissues of different holothurian species. The specialized photosensory structures (cups and ocelli) present in the Apodida order were particularly considered.
(iii) the study of the effect of light stimuli on the behavior of sea cucumbers.
The in silico approach allowed us to identify six different types of opsins in sea cucumbers among the ten ancestral classes of opsins listed in bilaterians. Among these opsins are the ciliary opsin (opsin 1) and the rhabdomeric opsin (opsin 4) which we have identified by immunohistochemistry and immunofluorescence. Opsins 1 and 4 were detected in the integument, cutaneous sensory papillae, podia, and tentacles in H. forskali and H. scabra species. However, the antibody specificity problem of labeling was identified cutaneous and papillary in H. forskali and the labelings will need to be verified in the future. has encountered specificity problems and will need to be confirmed by in situ hybridization. In addition, we have demonstrated the presence of both types of opsins in the sensory cups of Oestergrenia digitata. This suggests that these structures, whose function was unknown until now, would play a role in light perception. In another species of Apodida (Euapta godeffroyi) we have demonstrated a strong immunoreactivity to opsin 1 in the ciliated neuroepithelial cells that form the ocelli. This confirms the role of these ocelli in visual perception in this species. Behavioral tests conducted in H. forskali show a negative phototropism when these animals are exposed to short wavelengths of light (blue, green) despite the absence of specialized visual organs in this species. The presence of opsins that we have detected in structures such as papillae, podia or tentacles would allow an extraocular perception of light stimuli. The species E. godeffroyi reacts quickly to visual stimuli of short wavelength (blue, green) by a photophobic behavior. The visual perception in this species seems to be clearly associated with the presence of opsins in the ocelli and the negative phototropism that we observed is in adequacy with the nocturnal lifestyle of this species.
