Résidence Station biologique de Roscoff

4 - 29 avril 2016

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Semaine 1

. Remise à niveau biologique : L’EMBRYOGENÈSE

L'embryogenèse est le processus de formation d'un organisme pluricellulaire, végétal ou animal, de la cellule œuf issue de la rencontre des gamètes parentaux à un être vivant autonome.

⇒ Fécondation “in vitro” d’œufs d'oursins.

1. Embryon d’oursin Clypeaster subdepressus au stade 16 cellules | 2. Développement d'embryons de grenouilles et d'oursins

Échinides ou Echinoidea, communément appelés Oursins, Hérissons de mer ou Châtaignes de mer, forment une classe d'animaux marins appartenant à l'embranchement des Échinodermes.

Cours : Développement embryonnaire chez l’oursin

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.. MARÉE DU SIÈCLE pour mon anniversaire : coefficient maximal de 118 le 8 avril 2016!

Parfaite journée pour aller collecter des vers plats de Roscoff (Symsagittifera roscoffensis), mais aussi des Cerastoderma edule (coques) et des Venerupis decussata (palourdes). MIAM.

L'observation des vers me fait réaliser que je ne sais pas vraiment ce qu'est la symbiose, un chloroplaste, la photosynthèse.

La photosynthèse est le processus bioénergétique qui permet aux plantes, aux algues et à certaines bactéries, dites photoautotrophes, de synthétiser de la matière organique en utilisant la lumière du soleil. Des glucides, par exemple des oses tels que le glucose, sont synthétisés à partir du dioxyde de carbone CO2 et de l'eau H2O avec libération d'oxygène O2 comme sous-produit de l'oxydation de l'eau. C'est la photosynthèse qui maintient constant le taux d'oxygène dans l'atmosphère terrestre et fournit toute la matière organique ainsi que l'essentiel de l'énergie utilisées par la vie sur Terre. Tous les organismes photosynthétiques ne réalisent pas la photosynthèse de la même façon, mais ce processus commence toujours par l'absorption de l'énergie lumineuse par des protéines appelées centres réactionnels qui contiennent des pigments photosynthétiques appelés chlorophylles. Chez les plantes, ces protéines se trouvent dans la membrane des thylakoïdes, des structures incluses dans les chloroplastes, présents essentiellement dans les feuilles, tandis que chez les bactéries elles sont incluses dans la membrane plasmique. Au cours de ces réactions dépendantes de la lumière, une partie de l'énergie lumineuse sert à exciter des électrons d'une substance donneuse, le plus souvent de l'eau, électrons qui servent à leur tour à produire du nicotinamide adénine dinucléotide phosphate réduit (NADPH) ainsi que de l'adénosine triphosphate (ATP).

Chez les plantes et les algues, la photosynthèse se déroule dans des organites appelés chloroplastes. Une cellule typique de plante contient environ dix à cent chloroplastes. Ces derniers sont enveloppés par une membrane interne et une membrane externe de nature phospholipidique et séparées par un espace intermembranaire. L'intérieur du chloroplaste est constitué d'un fluide aqueux appelé stroma. Dans le stroma se trouvent des thylakoïdes empilés en grana où siège la photosynthèse. Les thylakoïdes sont en forme de disques aplatis délimités par une membrane contenant l'espace thylakoïde ou lumen. La photosynthèse se déroule précisément dans la membrane des thylakoïdes, qui contient des complexes protéiques membranaires intégraux et périphériques ainsi que les pigments qui absorbent l'énergie lumineuse et constituent les photosystèmes.

La symbiose (du grec sun “avec” et bioō “vivre”) est une association intime, durable entre deux organismes hétérospécifiques (appartenant à des espèces différentes). Les organismes impliqués sont qualifiés de symbiotes. Le plus gros peut être nommé hôte. La durabilité de l'association est une notion relative qui est caractérisée par une association recouvrant une part significative de la durée de vie d'un des deux organismes. L'étymologie du terme symbiose ne présuppose pas des modalités d'interactions existant entre les deux organismes impliqués et recouvre aussi bien des relations mutualistes (dans lesquelles les deux organismes retirent un intérêt à l'association) que parasitaires (dans lesquelles un des deux organismes retire un avantage tandis que le second subit des coûts). Cette définition étymologique est utilisée en sciences biologiques, en particulier en écologie et en évolution et correspond également au mot symbiosis anglais.

Le ver plat de Roscoff, ou Symsagittifera roscoffensis

Symsagittifera roscoffensis

Le Ver plat de Roscoff, un ver marin en symbiose avec une algue verte

Comprendre le changement climatique avec des vers de Roscoff

Théories symbiotiques de l'évolution

Selon la biologiste Lynn Margulis, célèbre pour son travail sur l'endosymbiose, la symbiose est un facteur clé de l'évolution des espèces. Elle considère que la théorie darwinienne, axée sur la compétition, est incomplète, et affirme qu'au contraire, l'évolution est orientée par des phénomènes de coopération, d‘interaction et de dépendance mutuelle entre organismes vivants. À tous les niveaux d'organisation du vivant, seuls survivent, et se survivent, les associations à avantages et inconvénients réciproques et partagés. L'origine des organismes multicellulaires pourrait ainsi être d'origine symbiotique : des colonies d'unicellulaires auraient fini par former des assemblages permanents (un organisme multicellulaire) où chaque cellule s'est spécialisée. Cette idée est relativement ancienne, on la trouve dans la Gastraea hypothesis de Ernst Haeckel par exemple. Selon l'hypothèse de l'endosymbiose, les chloroplastes des végétaux ou les mitochondries des eucaryotes seraient issus de bactéries symbiotes. La cellule est une endosyncénose modulaire, elle a émergé par juxtaposition et emboîtement de partenaires devenus indissociables, le noyau d'abord, puis les autres organites.

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… Le LABO PHOTO de la station devenu débarras redevient une vraie chambre noire

Rangement, nettoyage, découverte de trésors. Un labo super équipé avec eau filtrée et robinet thermostaté.

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…. Hommage à JEAN PAINLEVÉ samedi soir lors de la soirée d'ouverture de la résidence à l'espace Mathurin Méheut.

Projection en 16mm de Comment naissent les méduses, un film réalisé par Jean Painlevé à la station biologique de Roscoff en 1960.

“Le métier comporte ses joies pour ceux qui aiment la mer, pour ceux qui l’aiment jusqu’à l’exclusion de toute autre possibilité de joie naturelle. Patauger jour et nuit par n’importe quel temps même où l’on sait ne rien trouver, de l’eau au nombril ou aux chevilles, fouiller partout, algue ou pieuvre, s’hypnotiser sur une mare sinistre où tout vous guette alors que rien n’y vit — extase de n’importe quel intoxiqué y compris le chien de chasse kilométrant en tous sens avec un plaisir infini le champ dont chaque repli cache, au plus, une vieille patate.” Jean Painleve “Les Pieds dans l’Eau”, Voilà, 4 mai 1935

Les indépendants du premier siècle : Jean Painlevé

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Semaine 2

. La pêche au LAPIN DE MER

.. Les premiers RAYOGRAMMES (ou photogrammes)

Un photogramme est une image photographique obtenue sans utiliser d'appareil photographique, en plaçant des objets sur une surface photosensible (papier photo ou film) et en l'exposant ensuite directement à la lumière.

Man Ray définissait ainsi le rayogramme : “Photographie obtenue par simple interposition de l'objet entre le papier sensible et la source lumineuse. Saisies aux moments d'un détachement visuel, pendant des périodes de contact émotionnel, ces images sont les oxydations de résidus, fixés par la lumière et la chimie, des organismes vivants.”

… L'Elysia “Penelope” Veridis collectée sans même le vouloir, est découverte dans notre aquarium collectif.

Le manteau, de couleur vert olive à vert sombre, parfois brunâtre, est couvert de petites ponctuations bleues, vertes, rouges, blanches … Présentes dans la zone infralittorale, les élysies se tiennent sur des roches recouvertes de végétation dont elles se nourrissent.

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Semaine 3

Mardi

. Prises de vue des roscoffensis et d'un bébé calmar d'à peine 2mm.

.. Recherche désespérée d'une seiche ou d'un calmar mort pour une culture de bactéries bioluminescentes. Pas de chance, pas de pêche la semaine dernière pour cause de grande marée, et les dernières ventes directes étaient hier et aujourd'hui, ensuite il faut attendre 8 jours. Ce sera trop tard. Au rayon “marées” chez Leclerc on me dit que c'est la fin de la saison des seiches, il n'y en a plus à la criée.

Mercredi

. Trouvé un encornet au marché ce matin! Je vais pouvoir commencer a culture de vibrio.

Les bactéries du genre Vibrio appartiennent à la famille des Vibrionaceae. Ce sont de petits bacilles, de formes fréquemment incurvées dites « en virgule », extrêmement mobiles. L'espèce la plus connue du genre Vibrio est Vibrio cholerae : agent responsable du choléra. Il y a une vingtaine d'espèces du genre Vibrio.

Symbiose avec des bactéries luminescentes

Ce phénomène est uniquement connu chez les animaux marins comme les cténophores, les cnidaires, les vers, les mollusques, les échinodermes et les poissons. Il semble que ce soit le type de bioluminescence le plus répandu du règne animal.

À différents endroits du corps, les animaux disposent de petites vésicules, communément appelées photophores qui renferment des bactéries luminescentes. Certaines espèces produisent de la lumière continue dont l'intensité peut être neutralisée ou modulée au moyen de diverses structures spécialisées. Les organes lumineux sont généralement reliés au système nerveux ce qui permet à l'animal de contrôler l'émission lumineuse. Des bactéries du genre Vibrio en symbiose avec de nombreux invertébrés marins comme la seiche Euprymna scolopes ou des poissons sont un modèle expérimental clé dans l'étude des symbioses, du quorum sensing et de la bioluminescence. Ce sont de petits bacilles, de formes fréquemment incurvées dites « en virgule », extrêmement mobiles. L'espèce la plus connue du genre Vibrio est Vibrio cholerae : agent responsable du choléra. Il y a une vingtaine d'espèces du genre Vibrio. Ce sont des bactéries vivant dans l'eau. Beaucoup vivent en saprophytes dans les eaux douces, mais elles sont également commune dans les habitats aquatiques salés (eaux de mer, estuaires, intestins des animaux marins). Leur résistance aux sels marin s'explique par leur halophilie.

La bactérie qui m'intéresse est l'Aliivibrio fischeri. C'est une bactérie bioluminescente hétérotrophe : certaines colonies sont libres et se nourrissent en décomposant de la matière organique, mais très souvent cette bactérie forme des symbioses avec de nombreux organismes marins. A. fischeri se déplace à l'aide d'un flagelle. Cette bactérie est un organisme modèle pour l'étude de la bioluminescence microbienne, de la détection du quorum et des symbioses animaux-bactéries.

Les formes planctoniques d'A. fischeri sont présentes en très faibles quantités dans la plupart des océans du globe, plutôt en zone chaude à tempérée. Cette bactérie est bien plus fréquemment présente dans les organes bioluminescents de divers animaux marins. Sa symbiose avec Euprymna scolopes, un petit calamar du Pacifique, est très étudiée pour la compréhension des relations symbiotiques entre animaux et bactéries.

Bioluminescent super bugs lab

Explorations in bioluminescence

⇒ L'encornet a été placé dans un bac emplit à moitié d'eau de mer, et devra rester à 4°C entre 48 et 72h.

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.. Développement des premiers 30 mètres de film 16mm noir & blanc. Elysia Véridis révélée!

Jeudi

. Repérages lumière dans les aquariums. Pas de prise de vue aujourd'hui, je vais attendre le soleil.

.. Discussion “œufs de roussette”, ou comment déclencher une éclosion. Collecte des œufs les plus avancés pour un timelapse.

… Collecte d'algues pour extraction de chlorophylle. Rinçage / découpage / décantation dans un solvant (éthanol)

1. algues vertes : Ulva spp

2. mélange d'algues brunes et vertes foncées : Palmaria palmata / Chondrus crispus / Laminaria hyperborea / Laminaria digitata

…. Premier test encornet : il commence à briller dans le noir! Et à puer un peu aussi.

Vendredi

. Filtrage des extractions de chlorophylle. Deux beaux pigments!

.. photos macro d'Elysia Penelope, des vers et des embryons d'oursins qui se portent à merveille.

… Chromatogramme de la chlorophylle extraite des algues vertes, pour séparer les différents pigments.

Samedi

. 2 œufs de roussette ont éclos cette nuit!

Roussette ou Scyliorhinus canicula, espèce de requin petit ou moyen, à cinq paires de petites fentes branchiales, au corps taché, pêché pour sa chair et sa peau.

Aussi appelé Chat de mer, chat marin, roussette, vache (Le Havre), holbiche, chienbra (Normandie), touilh-traezh, kazh-rous (Bretagne), gatuarraina (Pays Basque), gat, gat bayra (Roussillon), cata, cata roussa, cata rouquiera (Languedoc), pintou roussou (Nice), gattu bardu (Corse).

L'espèce est ovipare. Les femelles de grande taille pondent jusque environ 100 œufs. Les œufs sont pondus par paire, en moyenne 2 fois par mois de novembre à juillet. Ces œufs de forme rectangulaire d'environ 6 cm sur 2 cm comportent de longs filaments en vrille aux 4 angles. Lors de la ponte, la femelle rase le fond. Les filaments sortant du ventre s'entortillent sur des algues, des gorgones ou des rochers. La femelle continuant son chemin, les œufs accrochés au substrat du fond sont tirés du ventre de celle-ci. Ces œufs sont communément appelés “bourses de sirène” quand ils sont retrouvés dans les laisses de mer. La durée de l'incubation est variable en fonction de la température ; cette durée augmente quand la température diminue. Au moment de l'éclosion, la coque de l'œuf se rompt sous l'influence de la sécrétion d'une glande que les larves possèdent sur le front. A leur éclosion les bébés roussettes mesurent 10 cm. Elles sont autonomes et benthiques.

.. Mise en place de la caméra super8 pour deuxième tentative de prise de vue timelapse des marées sur l'Estran. La caméra ne semble pas apprécier l'image par image programmé pendant des heures. Tournage avorté.

… Longue session labo photo. Tests de rayogrammes “inversés” avec le calmar bioluminescent. Après une exposition de 3 heures environ, une forme se dessine. Agrandissements des vers. Test de teintage d'un tirage à la chlorophylle, puis fixage à l'eau de mer.

Lundi

. Prises de vue macro oursins, œuf de roussette. Tout est prêt pour filmer une éclosion mais… rien.

.. Suite de ma nécrophotographie dans la chambre noire.

Mardi

. Matinée à la bibliothèque. Deep Sea photography - John Hopkins oceanographic studies (551.46 HOP J 3)

La photographie sous-marine dans les années 1940.

.. Naissance de roussette dans la boîte! (16mm 500T)

… Suite de necrophotographie : œufs de calmar, puce de mer et mini-crevette, morts.

Mercredi