lundi 26 mai 2014

Mondialisation : le crabe asiatique attaque

Plutôt pour Agreg
Thèmes : biodiversité, espèces invasives, la vie dans la zone de balancement des marées

Les invasions biologiques sont un phénomène naturel très ancien (on pense par exemple à la formation de l'isthme de Panama il y a 3 millions d'années qui a brutalement mis en contact les faunes nord et sud américaines : voir le grand échange interaméricain), mais leur rythme et leur ampleur ont considérablement augmenté depuis l’expansion de l’espèce humaine dont les activités de transport notamment tendent à gommer les barrières géologiques et géographiques et à mimer la reconstitution d'un seul continent (une sorte de "Pangée anthropique").
Conséquence directe de l’essor du commerce maritime, l’introduction de nouvelles espèces en milieu marin et littoral est une des grandes causes des perturbations d’origine anthropique qui affectent à ce jour les écosystèmes côtiers, au même titre que la pêche, les pollutions, la destruction des habitats ou le changement climatique. Toutes ces espèces introduites peuvent en effet modifier la structure et le fonctionnement des écosystèmes marins à tous les niveaux biologiques (génome, individu, population, espèce, communauté et écosystème) via la prédation, le parasitisme, l’introduction de pathogènes ou encore la modification physique et chimique des habitats. 



Parmi les espèces envahissantes identifiées en France, le crabe à pinceaux Hemigrapsus takanoi, originaire du Pacifique Nord Ouest, a été observé pour la première fois à La Rochelle en 1994. Depuis, ce crabe de petite taille (caractérisé par une carapace carrée, de couleur sombre vert-marron et parée de chaque coté de trois dents antérolatérales) est devenu un des membres des communautés du bord de mer. Sa présence a été mise en évidence de Laredo en Espagne jusqu’aux côtes de l’Allemagne. Il a probablement été introduit sur les côtes européennes pendant la phase larvaire, via les eaux de ballasts ou/et l’importation d’huîtres en provenance d’Asie.  
Initié en 2008, un suivi des populations de H. takanoi, a été mené sur les côtes françaises de la Manche et de la mer du Nord par des chercheurs des Universités de Lille et de Rouen, de la baie du mont Saint-Michel à Dunkerque. Pour ce faire, le littoral a été découpé en 5 grandes zones (la péninsule du Cotentin, les côtes du Calvados, les côtes d’Albâtre, les côtes Picardes et les côtes de la côte d’Opale), chacune d’elles étant échantillonnée tous les ans ou tous les deux ans. 74 sites ont ainsi été échantillonnés en 2012.
Au sein de chacun des sites suivis, la densité des crabes (nombre par m2) et leur abondance (nombre sous 30 pierres) ont été estimées. Tout les individus collectés ont été mesurés et leur sexe déterminé. Une fraction du sédiment de chaque site a également été récoltée et analysée afin de caractériser la nature du sédiment colonisé. Les données collectées ont permis de cartographier la répartition de H. takanoi sur les côtes françaises de la Manche et de suivre son invasion.

Il apparaît que cette espèce peut désormais être considérée comme naturalisée sur nos côtes, c’est-à-dire capable de se reproduire et de constituer une population stable. Elle présente une croissance rapide, une maturité sexuelle précoce, une longévité faible et une mortalité forte à l’âge adulte, des caractéristiques qui correspondent à celles des populations à stratégie "r", c’est-à-dire très compétitives pour la colonisation de nouveaux milieux.

 Paradoxalement, cette espèce n’est présente que sur peu de sites. En 2012, elle n’a été trouvée que sur 11 des 74 sites prospectés, précisément localisés le long de la côte d’Opale  et des côtes est du Calvados.
L'analyse granulométrique des sédiments des sites suivis depuis 2008 a permis de mettre en évidence l’existence d’une affinité sédimentaire chez cette espèce : elle affectionne les sites plus ou moins envasés (fractions sédimentaires fines majoritaires) et est ainsi principalement localisée dans les ports ou à proximité, lesquels constituent par ailleurs des zones de concentration de vecteurs d’introduction et de propagation de l’espèce.

Ainsi, contrairement à d’autres schémas d’invasion connus, cette espèce présente une répartition discontinue, en raison de son affinité pour certains sédiments. Cette discontinuité est néanmoins compensée par la proximité "stratégique" des vecteurs d’introduction et de propagation de l’espèce. De plus, les capacités reproductives importantes de cette espèce détaillées dans la littérature semblent assurer son maintien et à sa propagation.






Adapté d'un communiqué du CNRS


Article original : 
Gothland, M., Dauvin, J.C., Denis, L., Dufossé, F., Jobert, S., Ovaert, J., Pezy, J.P., Tous Rius, A., Spilmont, N., 2014. Biological traits explain the distribution and colonisation ability of the invasive shore crab Hemigrapsus takanoi. Estuarine, Coastal and Shelf Science, 142, 41-49. http://dx.doi.org/10.1016/j.ecss.2014.03.012

jeudi 8 mai 2014

Une E. coli avec deux nouvelles lettres à l'alphabet de son ADN

Pour CAPES et Agreg
Thèmes : ADN, réplication, code génétique, biochimie



 Les 4 bases azotées de l'ADN (adénine A, thymine T, cytosine C, guanine G) et leurs appariements par paires Watson-Crick font partie de ce qui fait l'universalité du vivant (Aussi une pensée pour l'uracile (U) des ARN). Dans le détail, il en existe plus que cela si on inclue leurs variants "naturels" comme la cytosine méthylée (5-méthylcytosine) par exemple. Certains variants causés par divers agents physiques ou chimiques sont également connus et peuvent mener à des mutations. Des variants "artificiels" sont aussi utilisés comme agents anticancéreux en chimiothérapie (le 5-fluorouracil par exemple) et sont justement toxiques pour les cellules.

Des chercheurs américains dans des travaux publiés par Nature aujourd'hui ont utilisé une nouvelle paire de nucléotides avec bases azotées "artificielles" (d5SICSTP et dNaMTP) capables de s'apparier façon Watson-Crick sur deux brins d'ADN antiparallèles (propriétés connues depuis 2008). La grande nouveauté de leurs travaux est leur réussite à faire synthétiser par E. coli un ADN plasmidique contenant ces bases azotées en le faisant répliquer sans erreurs par la machinerie de réplication endogène. Les complexes de réparation des mutations ne semblent pas activés par cette présence étrangère dans l'ADN. La seule aide dont ont eu besoin les bactéries sont des transporteurs membranaires pour importer les nouveaux nucléotides (transporteurs issues d'une diatomée).

Ce genre de recherches de biologie synthétique est en pleine expansion actuellement (voir par exemple ceci). Le travail présenté ici peut servir à enrichir la quantité d'informations stockables dans de l'ADN (avec un code à 6 lettres au lieu de 4 lettres) alors qu'on envisage d'utiliser l'ADN comme alternative au stockage in silico de données. 


Source : http://www.prnewswire.com/news-releases/synthorx-launches-with-breakthrough-synthetic-biology-technology-258320551.html

L'étape suivante est aussi de faire exprimer aux cellules des protéines contenant des acides aminés "non classiques" codés par des nucléotides "artificiels", ce qui revient à avoir un code génétique enrichi. Cela implique que les cellules pourront non seulement avoir une bibliothèque (ADN) en langue étrangère mais aussi comprendre et "parler" cette langue étrangère. Il faudrait alors travailler sur les ARN de transfert et les aminoacyl-tRNA synthétases. Ces nouveaux acides aminés pourraient être des acides aminés fluorescents pour marquer directement les protéines ou des acides aminés qui deviendraient toxiques une fois incorporés dans une protéine pour tuer des cellules cancéreuses. Mais on en est encore loin...on ne sait même pas encore si les ARN polymérases lors de la transcription sauront se débrouiller aussi bien que les ADN polymérases lors de la réplication avec ces nouveaux nucléotides.

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