ADAPTATIONS MOLECULAIRES AUX CHANGEMENTS DE TEMPERATURE: L'ARYLALKYLAMINE N-ACETYLTRANSFERASE DES POISSONS – TEMPANAT

Chez les poissons les profils des rythmes journaliers et annuels de la sécrétion de mélatonine résultent de l'interaction photopériode/température. La première contrôle la période et la seconde l'amplitude du signal. Ainsi, l'augmentation nocturne de la sécrétion de mélatonine est de courte durée et grande amplitude en été et de longue durée et basse amplitude en hiver. Ce rythme participe au contrôle de comportements et activités physiologiques à rythmicité journalière et annuelle (préférence thermique, activité locomotrice, consommation d'oxygène, croissance, reproduction, migration). La mélatonine est produite de nuit par les cellules photoréceptrices de la rétine et de l'organe pinéal et sa libération est immédiate. La mélatonine de la rétine agit selon un mode autocrine, seule celle de la pinéale est libérée dans la circulation. La synthèse à partir de la sérotonine fait intervenir l'activation séquentielle de l'arylalkylamine N-acétyltransférase (AANAT; serotonin-N-acétylsérotonine) et l'hydroxyindole-O-méthyltransférase (N-acétylsérotonine-mélatonine). L'augmentation nocturne de l'activité AANAT est responsable de celle de la production de mélatonine. Deux types d'AANAT ont été identifiés chez les Téléostéens: l'AANAT1, spécifique de la rétine et l'AANAT2, spécifique de la pinéale et sans équivalent chez les autres vertébrés. - Les études portant sur les activités AANAT (natives et/ou recombinantes) suggèrent que la température agit directement sur l'enzyme, mais différemment selon qu'il s'agit de l'AANAT1 ou de l'AANAT2; l'activité AANAT1 augmente avec la température de 0 à 37°C, mais celle de l'AANAT2 montre un pic de réponse variable (truite: 12°C; brochet: 19°C; dorade: 27°C; poisson zèbre: 30°C) proche de la préférence thermique de l'animal. Ces différences entre AANAT1 et 2 de la même espèce d'une part, et AANAT2 d'espèces différentes d'autre part, posent la question de savoir quelle est la base moléculaire de ces réponses et celle de la signification physiologique? Les données de la littérature suggèrent que l'adaptation moléculaire d'enzymes de la même famille aux différentes températures est due à des modifications de la stabilité, de la flexibilité et efficacité catalytique de la molécule. Cependant, aucune règle générale ne se dessine car il semble que chaque classe enzymatique a développé sa propre stratégie. - Ce projet s'intéresse aux modalités de l'adaptation des AANAT aux différents environnements thermiques: quelles stratégies évolutives se sont mises en place afin de répondre aux contraintes imposées par l'environnement? Cette question est abordée chez divers téléostéens, un chondrichtyen et un agnathe de différents habitats. Les variations du contenu rétinien, pinéal et plasmatique de mélatonine seront étudiés chez des poissons arctiques et antarctiques pour lesquels les données sont absentes, afin de déterminer les modalités de la sécrétion de mélatonine, et donc de l'activité AANAT correspondante, chez les animaux d'environnements extrêmes. Les séquences peptidiques des AANAT de téléostéens (disponibles dans les bases de données) seront comparées à celles que nous obtiendrons à partir d'espèces d'habitat extrême ou au preferendum thermique large et d'un poisson heterotherme. Les séquences de disponibles mammifères seront intégrées à l'analyse pour leur grande stabilité à 37°C. Les cinétiques des AANAT recombinantes, représentatives des différentes préférences thermiques, seront étudiées (efficacité catalytique et sélectivité vis-à-vis des substrats à différentes températures). A ce jour ne sont disponibles que des données partielles concernant des poissons d'environnement tempéré (2) ou (sub)tropical (1). La roussette semble particulièrement intéressante à étudier car les données préliminaires indiquent que la structure est adaptée à une large gamme de températures comparativement à toutes les autres AANAT étudiées. Une analyse tridimensionnelle (3D) sera réalisée par modélisation informatique