Fiche technique Kits photosymbiose le ver de Roscoff

Fiche technique
Kits photosymbiose
le ver de Roscoff : Symsagittifera roscoffensis
Kits de biologie marine développés
par la Station Biologique de Roscoff
Préambule
Des informations supplémentaires sont disponibles sur le site internet de Jeulin : www.jeulin.fr
- Dossier BioFutur Mai 2009
- Aperçu et descriptif de l’espèce dans les Cahiers de Biologie Marine (2009)
- Revue scientifique sur S. roscoffensis (2014) : The chimerical and multifaceted marine acoel
Symsagittifera roscoffensis : from photosymbiosis to brain regeneration.
Introduction :
Cette fiche a pour objectif de vous donner les premières actions à réaliser lors de la
réception de votre kit, les méthodes de culture, et quelques pistes d’exploitations
pédagogiques
Symsagittifera roscoffensis est un ver plat photosymbiotique, ce n’est pas un planaire
(plathelminthe), ce n’est pas un nématode, c’est un acoele.
Les acoeles n’ont pas de tube digestif, à aucun moment de leur développement (il n’y a pas
de régression d’un tube digestif qui serait présent chez le juvénile et qui disparaitrait lors de
la mise en place de la symbiose). Il y a une ouverture (« bouche ») ventrale qui donne accès à
un tissu (syncytium digestif) par lequel les algues sont ingérées (et non digérées puisqu’elles
« migrent » sous l’épiderme de l’animal). L’animal vit sur la zone de l’estran sableuse (sans
sédiments) : il s’enfouit à marée haute pour éviter l’effet dispersif des algues et ressort à
marée basse et reste dans un film d’eau (ou des flaques) des zones de résurgences et
d’écoulement (comportement qui permet d’exposer ses partenaires photosymbiotiques pour
maximiser la photosynthèse).
A la réception du kit :
Tout d’abord, acclimater les animaux dans une boite de Pétri.
Pour se faire, réaliser un volume d’eau de mer composé à 50% d'eau de mer filtrée (2 tubes
de 50ml sont fournis dans le kit) et 50% d'eau de mer « du voyage » dans laquelle se trouvent
les animaux.
Pour assurer un transfert facile des adultes et des juvéniles, utilisez le géotropisme naturel
des animaux : une forte tendance à se diriger vers le bas (les mouvements des tubes et des
boites de Petri miment l’action des vagues) : l’ensemble de la colonie se retrouve au fond du
tube ou sur le fond du récipient : vous enlèverez un maximum de surnageant sans perdre
d’animaux et sans rendre l’entretien fastidieux.
Les vers de chaque tube auront donc été transférés dans une boite de Pétri (vous pouvez
diviser à nouveau chaque boite de Pétri en deux : une faible densité permettra une
meilleure survie des animaux.
Quel que soit le contenant (Boîte de pétri ou bol), il est important de le couvrir
pour éviter l’évaporation
Tous les 2 jours, répéter cette opération avec l’eau de mer synthétique que vous aurez
reconstituée : l’acclimatation sera progressive.
Préparez l’eau de mer synthétique :
Le sel de mer permet de reconstituer de l'eau de mer artificielle en pesant 33 ou 34 g de sel
pour 1 litre d’eau.
Si vous utilisez de l'eau douce du robinet, Laissez décanter afin d’éliminer le chlore,
ou utilisez de l'eau distillée (le pH doit être compris entre 8.2 et 8.4).
Transférez les animaux et leur contenant dans un récipient (comme indiqué ci-dessus) :
L’épaisseur d'eau ne doit pas excéder 1 cm pour ne pas créer de gradient d’oxygène dans le
milieu.
- Les adultes et les juvéniles photosymbiotiques doivent impérativement être mis sous
éclairage normal jour/nuit dans un endroit frais (entre 12 et 18 °C). Au-delà de cette
température il y a des risques de prolifération bactérienne : le mucus secrété pas l’animal est
un excellent milieu de culture
- Les juvéniles non symbiotiques (blancs/translucides ½ mm) et des cocons (contenant des
embryons en cours de développement) : à maintenir dans le noir à la même température que
les adultes.
Stockez les microalgues (les flasques à l’horizontal) dans un endroit entre 12 et 18 °C et à la
lumière
- Tetraselmis convolutae (algue verte symbiotique de roscoffensis)
- Dunaliella salina (algue verte)
- Chaetoceros (algue brune, diatomée)
- Rhodomonas salina (algue rouge)
Entretien des cultures :
Si possible, nettoyez tous les 2 jours (ou trois pour le week-end), vos boîtes de Pétri ou autres
récipients dans lesquels les animaux sont cultivés.
Les vers sécrètent beaucoup de mucus qui est un bon substrat pour les bactéries et autres
ciliés.
Les adultes sont plus sensibles que les juvéniles.
Le matin, Il est possible que vous retrouviez des cocons fraichement pondus avec des
embryons à des stades 2, 4 ou 8 cellules. Ces cocons sont un excellent support pour aborder
l’embryogenèse. Il est conseillé de placer les cocons dans un plus petit récipient.
Le développement complet jusqu’à un juvénile éclos est réalisé en 3 ou 4 jours.
Utilisation de l’anesthésiant (MgCl2 7%):
Isolez quelques adultes dans un petit volume (une ou deux gouttes d'eau) sur une lame et
retirer l’eau afin que les animaux restent dans un film fin d’eau. Puis rajoutez de l’anesthésiant
(1 à 2 gouttes) en homogénéisant le milieu (les vers vont ralentir et s'immobiliser).
Appliquer une lamelle pour « aplatir sans écraser » les animaux. Il faut enlever un peu de
liquide entre lame et lamelle en mettant en contact un papier absorbant à l’interface
lame/lamelle, un peu de chaque côté : l’observation sera bien meilleure.
A la fin de l'observation, si vous les remettez dans l'eau de mer l'effet anesthésique va
disparaitre par dilution : ce n’est pas destructif (sauf si l’écrasement entre lame et lamelle est
trop brutal)
Suggestions de travaux pratiques :
Matériel nécessaire
- Loupe binoculaire
- Microscope
- Lames et lamelles
- Pipettes ou micropipettes
- Boites de Pétri
Exemple 1 : Mise en évidence du géotropisme :
Observation des mouvements des adultes (horizontaux et verticaux) :
Pour les mouvements verticaux placez en quelques-uns dans un des tubes de 50 ml placé à
l'horizontal puis après dispersion des animaux placez le tube à la verticale : observez le
mouvement vers le bas. Au microscope, vous verrez au microscope une structure centrale
sphérique (le statocyste) dans la partie antérieure (la tête) : c'est l'équivalent des otolithes de
notre oreille interne pour la perception de la "gravité".
Le mouvement vertical vers le bas (et vers le haut) mime le mouvement des animaux qui se
réfugient dans le sable à marée haute pour éviter l'effet dispersif des vagues. Ils remontent à
marée basse dans les écoulements d'eau de mer, au soleil pour s'exposer au soleil et favoriser
la photosynthèse de leur partenaire photosymbiotique : on peut introduire ainsi le rythme des
marées (rythmes circatidaux) et expliquer le mécanisme lunaire qui intervient sur les
mouvements d’eau de la zone de balancement des marées toutes les 6 heures.
Exemple 2 : observation à la loupe / microscope
Entrainez-vous à trouver la "tête" et l'extrémité postérieure : la tête se trouve du côté du sens
"de la marche avant".
Vous y trouverez le statocyste flanqué par deux "tâches" brunes situées à égale distance qui
sont des photorécepteurs (= équivalent œil).
Vous verrez surtout un nombre important de corpuscules verts = les microalgues.
Il y a alors là la possibilité d’introduire la notion de multicellularité (versus unicellularité des
microalgues) qui a émergée plusieurs fois et indépendamment au cours de l’évolution.
Cela permet également de montrer l’arbre des eucaryotes et d’introduire l’émergence et la
diversité des eucaryotes, puis d’introduire les endosymbioses (et l’acquisition de la
photosynthèse).
Exemple 3 : Spécificité de la photosymbiose et l’importance de l’algue
Afin de démontrer (ou faire démontrer/deviner) qu’il n’y a que Tetraselmis convolutae qui est
le partenaire symbiotique de S roscoffensis il faut mettre en contact les juvéniles nonsymbiotiques avec chacune des algues : la mise ne place de la symbiose s’observe entre 24
et 48 heures : quelques cellules vertes sont observables à la loupe binoculaire.
L’outil le mieux approprié pour suivre cette expérience est la plaque multi-puits fournie dans
le kit. Une goutte d’algue avec une vingtaine de juvéniles suffit : le « verdissement » est visible
en 3 ou 5 jours.
En contact avec d'autres algues la photosymbiose ne se fait pas : On observerait la mort des
juvéniles au bout d’une 15aine de jours.
Il est conseillé de réaliser un témoin sans algue :
On constate la mort des juvéniles en une quinzaine de jours : cela montrera que l’algue vit
sans le ver et que c’est seulement pour le ver que ce partenariat est obligatoire.
Cela vous permettra de bien définir la symbiose : « qui vit avec » et que ce n’est pas une
association à bénéfices mutuels, mais qui implique nécessairement un rapport déséquilibré.
Une cinétique sur quelques jours peut être faite, avec observation quotidienne entre lame et
lamelle, pour mettre en évidence l’acquisition graduelle des algues.
L’écrasement entre lame et lamelle des adultes permet de libérées des algues symbiotiques :
on peut donc comparer des algues cultivées à des algues symbiotiques : les Différences
morphologique expliquent pourquoi les premiers zoologistes qui ont décrit Roscoffensis ne
comprenaient pas l’origine des cellules vertes dans le ver (avant d’arriver à cultiver des algues
libres à partir des algues symbiotiques libérées)
Exemple 4 : La photosynthèse avec EXAO
En plaçant des vers dans le bioréacteur d’un système EXAO, il est possible d’illustrer des
séquences obscurité-lumière où l’on suit l'évolution des concentrations d'O2 et de CO2
dissous. Ces expériences permettent de montrer le paradoxe d’un animal photosynthétique
et de s’interroger sur l’origine de l’activité photosynthétique. Il est fortement recommandé
de commencer l ‘expérience par une phase sombre d’une 15aine de minutes.
Exemple 5 : Chromatographie et Spectrométrie : comment expliquer
la couleur verte du ver ?
Comparer des chromatographes d’algues, de vers broyés et de feuilles de plantes terrestres :
ça peut être une stratégie pour montrer la présence de pigments similaires chez les algues et
les plantes terrestres … présents chez l’animal.
Exemple 6 : Le phototropisme (positif)
Les vers adultes et juvéniles non-symbiotiques sont attirés vers la source de lumière. C’est une
adaptation comportementale pour maximiser la photosynthèse des algues et donc le
relargage des photosynthétats pour l'animal – C'EST UNE SYMBIOSE OBLIGATOIRE : LE VER
MEURE SANS SES ALGUES : notez la décoloration si vous placez plusieurs jours des vers dans
le noir)
Exemple 7 : - Impact de l’acidification
Par extension ce modèle (roscoffensis) devrait aussi vous permettre d'introduire les autres
photosymbioses marines et particulièrement la biologie des photosymbioses coralliennes et
les problèmes écologiques de l'acidification et de l'impact sur le mort des coraux
(blanchissement).
Pour toutes informations veuillez contacter :
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