Les bioindicateurs de l’hypoxie

Les bioindicateurs de l’hypoxie 

Glycogène 

Le glycogène est une forme de réserve du glucose dans l’organisme. Cette molécule est formée par des polymères de glucose et peut être métabolisée par la glycolyse lorsque de l’énergie en forme d’Arp est nécessaire (Berg et al., 2002). En situation d’hypoxie, lorsque l’oxygène est limitant, l’organisme utiliserait donc cette réserve. Le glycogène devient alors un bon bio-indicateur du stress hypoxique. Le glycogène serait une source d’ énergie vitale pour les poissons en condition d’anaérobie en milieu naturel (Vomanen et al. , 2011). Zhou et al. (2000) rapportent que la réserve de glycogène dans les muscles et le foie du poisson serait la principale source d’énergie mobilisée en condition anaérobique, lors d’une demande en ATP. Le glycogène est accumulé dans différents organes d’un poisson comme les branchies, le muscle et le foie (Polakof et al., 2007; Vomanen et al. , 2011). Cependant, le foie et le muscle squelettique seraient les sites majeurs de stockage du glycogène (Berg et al., 2002). La concentration du glycogène serait plus élevée dans le foie que dans le muscle.

Par contre, plus de glycogène serait emmagasiné dans le muscle puisqu’il y a beaucoup de muscle dans l’organisme. Le foie aurait cependant un taux de renouvèlement du glycogène plus rapide que le muscle blanc (polakof et al., 2007). En somme, le glycogène est une importante réserve de carburant et le glucose obtenu à partir du glycogène est facilement mobilisé et utilisé pendant un effort intense, une privation en nourriture et/ou en condition anaérobique.

La survie des poissons en condition d’hypoxie dépendrait de la réserve initiale de glycogène et d’une bonne mobilisation durant 1 ‘hypoxie (Zhou et al. 2000). En effet, la carpe commune (Cyprinus carpio), exposée expérimentalement à 1 ‘hypoxie, a démontré une baisse du glycogène dans le foie après 6 heures de traitement à 0,5 mgL1 d’0 2. Vornanen et al. (20 Il) soulèvent le fait que la mobilisation du glycogène dans le muscle, en condition hypoxique, a besoin d’être davantage examinée. En effet, ces travaux sur le carassin (Carassius carassius L.), une espèce tolérante à l’hypoxie, montrent que la concentration de glycogène dans le foie et le muscle ne serait pas dépendante de la taille corporelle du poisson. De plus, ces auteurs rapportent que pour les petits poissons, le foie représenterait environ 68 % de la réserve du glycogène et que pour les gros poissons, ce serait le muscle blanc qui emmagasinerait environ 57 % de cette énergie. Ils observent également que certains tissus avaient de 2 à 10 fois plus de glycogène en hiver qu’en été. Cependant, en plus de la différence saisonnière sur la concentration en glycogène dans les poissons, Polakof et al. (2007) rapportent qu’il y a des différences journalières. En effet, cela résulterait de l’ajustement des processus vitaux internes en relation au milieu de vie. L’ étude de Polakof et al. (2007) sur la truite arc-en-ciel (Oncorhyncys mykiss), utilise une méthode de privation en nourriture pour étudier les rythmes journaliers dans l’énergie et le métabolisme. La privation de la nourriture, à court tenne, n’ aurait pas d’ effet significatif sur la concentration du glycogène hépatique. Ils notent cependant une légère augmentation du glycogène dans le foie pour les poissons privés puis nourris et une hausse la nuit pour les poissons qui étaient nourris. Pour le muscle, la concentration de glycogène semblerait être assez stable (polakof et al., 2007).

Activité LDH

La LDH (lactate déshydrogénase) est une enzyme qui convertit le pyruvate en lactate. Elle est l’étape fmale de la glycolyse en condition anaérobique (Berg et al., 2002). L’augmentation de l’activité LDH est un indicateur de l’utilisation du métabolisme anaérobique (Cooper et al., 2002) et devient, entre autres, un bon bio indicateur lorsqu’un organisme est en situation d’hypoxie. Cooper et al. (2002) ont montré que l’activité de la LDH avait augmenté chez Leiostomus xanthurus dans les muscles blancs et les branchies lors d’une exposition à 0,8 mgL-1 d’û2 dans l’eau. Greany et al. (1980) ont également rapporté une augmentation de l’activité LDH chez un poisson tolérant à l’hypoxie, le choquemort (Fundulus heteroclitus), après une exposition à long terme (28 jours) à de faibles concentrations d’oxygène. Cependant, après 35 jours d’exposition à l’hypoxie, l’activité LDH est retournée au niveau de condition de contrôle expérimentale (Greany et al., 1980). Almeida-Val et al. (2011) rapportent que l’hypoxie peut altérer l’expression du gène de l’activité LDH. En effet, pour un temps d’acclimatation donné, l’expression du gène peut-être variable selon le stade de vie du poisson. Un jeune poisson versus un plus âgé peut donc avoir des réponses physiologiques différentes pour survivre à l’hypoxie.

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Isotopes stables 

L’utilisation des ratios signaux isotopiques de tissus s’avère être un outil efficace pour obtenir davantage d’information de l’utilisation de l’environnement faite par le poisson. En effet, la signature du Ôl3C du carbone inorganique dissout de l’eau (CID) devient plus négative dans les lacs hypoxiques et ce signal se transfère dans la chaîne alimentaire jusqu’au poisson (Lennon et al., 2006). Un poisson qui ingère une nourriture qui aura été en contact avec une zone hypoxique aura donc un signal du Ôl3C du muscle plus négatif. Le Ôl3C du muscle nous renseigne donc sur la provenance de la nourriture ingérée et nous renseigne à savoir si le poisson a potentiellement fréquenté la zone hypoxique. Le signal du Ôl3C de l’otolithe est utilisé comme indicateur de l’environnement du poisson (Solomon et al., 2006; Dufour et al., 2007). En effet, la signature du Ôl3C de l’otolithe devrait refléter le ratio isotopique du CID de l’eau.

Table des matières

CHAPITRE 1 RÉsuMÉ SUBSTANTIEL
1.1 Introduction
1.1.1 Mise en contexte
1.1.2 Effets de l’hypoxie sur le poisson
1.1.3 Les bioindicateurs de l’hypoxie
1.1.3.1 Glycogène
1.1.3.2 Activité LDH
1.1.3.3 Isotopes stable
1.2 Objectifs de l’étude
CHAPITRE II EFFETS DE L’HYPOXIE SUR L’OMBLE DE FONT AINE (SAL VELINUS FONTINALIS) DANS DES LACS BORÉAUX
Résumé
Introduction
Matériel et méthodes
Sites à l’étude
Échantillonnage
Analyses laboratoires
Analyse des bioindicateurs
Analyses isotopiques
Analyses statistiques.
Résultats
Analyse des bioindicateurs
Glycogène hépatique
Glycogène musculaire et activité LDH
Analyses isotopiques
bl3C musculaire
bl3C otolithaire
Relation entre le bl3C musculaire et le bl3C otolithaire
MiO
Glycogène hépatique et MiO
Glycogène musculaire, activité LDH et MiO
Discussion.
Bioindicateurs
b13C musculaire et otolithaire
MiO
Conclusion
Remerciements
Références
Tableaux
Description des figures
Figures
Annexe
CHAPITRE III COMPARAISON INTERSPÉCIFIQUE DE LA SENSmILITÉ À L’HYPOXIE : PERCHAUDE VS L’OMBLE DE FONTAIRE
3.1 Introduction
3.1.1 Biologie des espèces à l’étude
3.1 .2 Objectifs
3.2 Matériel et méthodes
3.2.1 Sites à l’étude
3.2.1.1 Perchaude.
3.2.1.2 Omble de fontaine
3.2.2 Échantillonnage
3.2.2.1 Perchaude
3.2.2.2 Omble de fontaine
3.2.3 Analyse des bioindicateurs
3.2.3.1 Glycogène hépatique, glycogène musculaire et l’activité
LDH
3.2.4 Analyses statistiques
3.3 Résultats des bioindicateurs
3.3.1 Perchaude
3.3.2 Omble de fontaine.
3.3.2.1 Analyse des gonades des ombles de fontaine
3.4 Discussion
CHAPITRE IV CONCLUSION GENERALE

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