Les mitochondries recèlent des indices sur la survie des crabes envahissants
Un petit crabe de rivage originaire des côtes d’Europe et d’Afrique du Nord s’est établi à l’autre bout du monde. Propagé par l’activité humaine, le crabe vert européen (Carcinus maenas) vit désormais en Australie, au Japon, en Afrique du Sud et sur le continent américain, et figure sur la liste des 100 pires espèces exotiques envahissantes au monde(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre). Qu’elles aient été introduites naturellement ou intentionnellement, ces espèces constituent l’un des principaux facteurs de perte de biodiversité et, dans un monde marqué par le changement climatique et la pollution, elles s’adaptent souvent mieux que les espèces indigènes. Mais qu’est-ce qui contribue à leur adaptation? Des recherches récentes ont établi un lien avec l’évolution rapide, qui leur permet de s’adapter rapidement et d’échapper à l’extinction. Soutenu par le programme Actions Marie Skłodowska-Curie(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre), le projet MitoRescue(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) a cherché des réponses au sein même des cellules, dans les mitochondries qui leur fournissent de l’énergie. En ciblant C. maenas, il est parti du constat que, en situation de stress, les cellules riches en mitochondries présentes dans ses branchies peuvent produire de l’énergie supplémentaire, ce qui pourrait aider les animaux à s’adapter.
La flexibilité plutôt que l’énergie
Les chercheurs ont échantillonné des crabes sur 12 sites: des populations indigènes issues d’eaux plus froides en France et d’eaux plus chaudes au Portugal, ainsi qu’une population envahissante établie de longue date dans les eaux chaudes d’Australie. Ils ont mesuré la respiration de l’animal entier, la diversité génétique, les marqueurs biochimiques liés au stress dans les branchies, ainsi que la structure de l’hépatopancréas, un organe digestif. Le succès de l’invasion des crabes en Australie ne s’expliquait pas par une meilleure condition physique ni par des besoins énergétiques plus élevés. Les différences résidaient plutôt dans la régulation biochimique. «Nos résultats indiquent que le succès de la population envahissante de C. maenas pourrait reposer sur une flexibilité régulatoire et métabolique plutôt que sur des modifications du bilan énergétique de base», explique le coordinateur du projet, Jehan-Hervé Lignot. En général, on s’attend à ce que les populations envahissantes présentent une diversité moindre que les populations indigènes, car elles descendent de quelques individus fondateurs seulement. Pourtant, les crabes australiens présentaient une diversité génétique mitochondriale comparable à celle des populations indigènes. Jehan-Hervé Lignot note que ce phénomène n’est pas rare lorsque les invasions impliquent des introductions multiples ou un mélange entre les populations d’origine.
Leçons tirées des eaux polluées
L’équipe a également examiné la façon dont les crabes réagissent au cadmium, un métal toxique. Les crabes provenant de sites ayant connu une exposition au cadmium présentaient une respiration mitochondriale plus élevée et produisaient davantage d’espèces réactives de l’oxygène (des sous-produits naturels de la production d’énergie pouvant endommager les cellules) tout en disposant de défenses antioxydantes plus puissantes. Les crabes n’ayant jamais été exposés au cadmium réagissaient différemment. Leurs mitochondries ont modifié l’équilibre entre deux composants clés, ce qui pourrait limiter la formation de sous-produits tout en permettant à la détoxification et à d’autres mécanismes de défense de fonctionner. «Ces résultats suggèrent qu’une exposition à long terme aux métaux induit des adaptations mitochondriales qui renforcent la résilience face à la pollution, ce qui pourrait faciliter le succès de l’invasion du crabe vert dans les environnements contaminés», explique Jehan-Hervé Lignot. En outre, MitoRescue a mis au point un protocole pour l’étude des crustacés marins et d’eau douce, comme les crabes. Les branchies des crabes sont plus épaisses et moins perméables que celles des poissons; elles nécessitent donc un traitement plus agressif pour mesurer la fonction mitochondriale. La saponine, produit chimique habituellement utilisé, peut elle-même altérer les mitochondries. L’équipe a donc testé différents traitements et constaté qu’une exposition de 30 minutes donnait les meilleurs résultats. L’approche de ce projet sera testée sur d’autres espèces indigènes et envahissantes, telles que le crabe vert de Méditerranée et le crabe bleu envahissant. Ces travaux «ouvrent de nouvelles perspectives pour la gestion des envahisseurs marins dans un océan en mutation», ajoute Jehan-Hervé Lignot.
