2005 - B.LECLERCQ : Impacts physiologiques de la mélatonine chez le Protozoaire Cilié T. thermophila : modélisation des effets de la mélatonine, sérotonine et du rythme circadien ainsi que leurs interactions sur la croissance et la production d'hydrolases

Impacts physiologiques de la mélatonine chez le Protozoaire Cilié Tetrahymena thermophila : modélisation des effets de la mélatonine, sérotonine et du rythme circadien ainsi que leurs interactions sur la croissance et la production d'hydrolases

Publié le 16 juillet 2008 Mis à jour le 29 mars 2016

Bertrand LECLERCQ, 2005

Résumé :

Dans un premier temps, parmi d'autres bioamines indoliques, la mélatonine a été connue comme l'hormone synchronisant les rythmes biologiques chez les Vertébrés. Par la suite elle a été mise en évidence dans de nombreux taxa incluant les Procaryotes, les Protozoaires, les Végétaux... Par ailleurs, la mélatonine intervient dans les mécanismes anti-oxydants des cellules, régule les processus apoptotiques. Devant cette multiplicité d'actions, les études chez les Vertébrés deviennent difficiles ; d'autrant que de nombreux facteurs influencent la synthèse de mélatonine (cycle circadien, température, substances chimiques...). Dès lors, des études chez un Protozoaire Cilié, Tetrahymena thermophila, est une alternative séduisante.

Notre travail comporte deux volets. Le premier est l'identification de la mélatonine chez T. thermophila. Nous n'avons pas réussi à doser cette molécule par HPLC avec une détection fluorimétrique. Cependant des résultats sur une autre espèce T. pyriformis, ont étépubliés. Les concentrations détectées sont comprises entre 60 et 140 pg.mL-1.
La deuxième partie porte sur des études physiologiques. Après avoir montré que la mélatonine induisant une augmentation de la phagocytose de 20 % pour des doses de 10-8 M, nous avons appliqué la méthodologie des plans d'expériences. L'utilisation d'un plan fractionnaire a permis de dégager que la mélatonine, la sérotonine et le cycle circadien influençaient aussi bien la croissance que l'activité hydrolytique (protéases, phosphatase et lipase) de T. thermophila. Par contre, la supplémentation du milieu de culture en tryptophane, acide aminé précurseur des bioamines étudiés n'apporte aucune amélioration significative. A là suite de ces résultats, un plan central composite a été élaboré afin de modéliser et d'optimiser l'action de la mélatonine, de la sérotonine, de la scotophase ainsi que les interactions entre ces facteurs. L'interprétations des équations modèles indique que la mélatonine augmente la longévité des cellules de plus de 50 % et mime ainsi l'effet de l'obscurité. La sérotonine augmente la vitesse de division en phase exponentielle mais diminue la biomasse maximale. Les interactions entre ces trois facteurs sont loin d'être négligeables. Il est remarquable de voir qu'il existe une synergie entre la mélatonine et la sérotonine renforçant la longévité des cellules. D'un point de vue enzymatiques, les activités des hydrolases sont renforcées par la mélatonine, diminuées par l'obscurité. La sérotonine, quant à elle, augmente l'activité protéasique à pH 9 et l'activité phosphatasique mais pas l'activité lipasique. Les interactions sont, une nouvelle fois, significatives. Elles varient en fonction de l'enzyme étudiée.
T. thermophila peut donc être pris comme modèle pour des études physiologiques. De plus, l'utilisation des plans d'expériences permet d'obtenir de précieux renseignements dans les études physiologiques complexes tout en réduisant la charge expérimentale.