› Continue reading]]> Comparaison des éclairages HQI et LED sur la croissance corallienne

Eclairages et spectres d’absorption

L’éclairage est l’élément crucial à la vie et à la calcification des coraux. C’est cette source d’énergie qui permet la réalisation de la photosynthèse par les dinoflagellés symbiotiques (zooxanthelles). Cette réalisation met en jeu l’utilisation d’un ensemble de molécules dont les pigments photosynthétiques. Les dinoflagellés possèdent des chlorophylles a et c2 ainsi que des caroténoïdes (dont la péridinine spécifique à ces organismes). Ces molécules absorbent certaines radiations dites actives pour la photosynthèse (PAR pour Photosynthetically Active Radiation) (Figure 1).

Figure 1. Spectre d’absorption de la chlorophylle a, c2 et des caroténoïdes (d’après Fawley, 1989 et http://www.snv.jussieu.fr/bmedia/Photosynthese/exp233.html).

En observant ces différents spectres d’absorption, on s’aperçoit que les dinoflagellés sont particulièrement bien adaptés aux longueurs d’ondes bleues comprises entre 450 et 500 nm. Cela explique pourquoi ces dinoflagellés sont bruns : c’est la couleur qui maximise l’absorption du bleu. Tandis que les coraux des profondeurs utilisent plus efficacement le spectre bleu, ceux présents dans les eaux peu profondes sont adaptés à la totalité du spectre solaire. En effet, par photo-acclimatation, les dinoflagellés induisent des changements cellulaires qui optimisent la récolte et l’utilisation de l’énergie lumineuse avec un rendement jusqu’à cinq fois supérieur.

Mesure des radiations actives de la photosynthèse (PAR)

 D’après la loi de Stark-Einstein, la photosynthèse débute lorsqu’un photon excite un électron. En 1972, Keith Mc Cree découvre qu’en comptant les photons d’un rayonnement lumineux il peut mesurer le taux de photosynthèse. Alors que la mesure en lumens est un très bon indicateur de l’intensité lumineuse perçue par la vision humaine, le rendement photosynthétique est mesuré avec un PAR-mètre (PAR pour Phosysnthetically Active Radiation). Cet instrument mesure le nombre de photons en μmol/m²s, présent entre 400 et 700 nm, pouvant être absorbés par les organismes photosynthétiques. La mesure en PAR donne une première indication de l’efficacité photosynthétique d’une source lumineuse, mais celle-ci a des limites. En effet, c’est le PUR ou rayonnement utilisable pour la photosynthèse (Photosynthetically Usable Radiation), qui est la fraction de PAR réellement absorbée par les organismes étudiés, ici les dinoflagellés.

Les différentes technologies d’éclairages

Il existe actuellement trois principales technologies d’éclairages pour l’aquaculture : les lampes dites «HQI», les rampes à «LED» et les tubes fluorescents. Dans le cadre de cette étude, seules les deux premières sont comparées.

La technologie des lampes HQI est reconnue depuis les années 90 par les aquariophiles élevant des coraux durs comme l’une des meilleures sources d’éclairage. Une lampe HQI (Hydrargyrum Quartz Iodide) est une ampoule de verre remplie d’un gaz nommé halogénure métallique, alimentée par un transformateur à décharge. Une tension alternative appliquée aux bornes des électrodes donne naissance à un champ électrique entre celles-ci. Le gaz rare permet à la décharge ainsi qu’au régime d’arc de s’établir.

Comme le montre la Figure 2A, le spectre lumineux d’une ampoule HQI conçue pour bassins récifaux (ici une Giesmann® Marine Megachrome 12 500°K) possède un pic entre 400 et 450 nm, favorisant la photosynthèse. Cependant, ce type de source lumineuse possède un spectre lumineux non continu. Il comporte des raies, c’est-à-dire certaines bandes de longueurs d’onde très étroites donnant une lumière moins naturelle.

Figure 2. Spectre lumineux de l’ampoule HQI 150 watts Giesmann® (A) et des LED Alphéus® (B).

Les rampes à LED (Light Emitting Diode) destinées à l’aquarium récifal sont apparues il y a quelques années et commencent à devenir abordables pour les particuliers. Une LED est un composant électronique capable d’émettre de la lumière lorsqu’il est parcouru par un courant électrique. Le spectre des LED Alphéus® est composé de deux pics, un premier plus étroit se situant à environ 455 nm (Figure 2B). Il s’agit de l’émission fondamentale de la LED, favorisant la photosynthèse. Le deuxième pic est une réponse du phosphore déposé sur la LED. Elle permet de donner par addition des couleurs un rendu final « blanc naturel » à la lumière. Enfin, contrairement aux HQI, le spectre est continu, émettant toutes les longueurs d’onde, comme pour le soleil.

Le faible recul par rapport à l’utilisation récente des LED en aquariophilie marine ne permet pas aujourd’hui d’évaluer objectivement leur efficacité sur la croissance de coraux en captivité. Le but de cette étude est de comparer le taux de croissance des coraux soumis à ces deux sources d’éclairage et ainsi d’obtenir une estimation de l’efficacité des rampes à LED. Une méthode de prise de masse permettant le suivi de la calcification du squelette corallien a été utilisée en raison de sa sensibilité à toute modification dans le système.

Equipement expérimental

 Pour étudier l’influence respective des technologies HQI et LED sur la croissance d’Acropora spp et Pocillopora spp, deux bassins de 80 litres ont été installés et équipés chacun d’un type d’éclairage. Ces deux bassins ont été connectés sur le même système de filtration, garantissant une qualité d’eau identique dans les deux conditions expérimentales. Une ampoule HQI Giesemann® (Marine Megacrome 12 500°K) de 150W et une rampe à LED de la technologie Alphéus® (double rampe 11m1001) ont été utilisées. La notice de la rampe à LED a permis de déduire un rendement théorique de 66 lm/W soit 12% supérieur à celui de l’éclairage HQI (59 lm/W). Afin que les deux sources d’éclairage émettent la même intensité lumineuse, la puissance de l’éclairage LED a volontairement été diminuée de 12%. Dans une première approche de la capacité photosynthétique de ces deux technologies, la quantité de PAR diffusée sur chaque bouture a été mesurée à l’aide d’un PAR-mètre (Apogee®). Les moyennes de 94,42 ± 11,56 μmol/m²s et 223,08 ± 39,89 μmol/m²s ont été obtenues pour les boutures placées, respectivement, sous HQI et LED.

Méthode de prise de masse

Avant de commencer les pesées, un temps d’acclimatation d’un mois a été respecté pour chaque bouture. La prise de masse des coraux obtenue chaque semaine a été exprimée en taux de croissance journalier (%.j-1), soumis soit à un éclairage LED, soit à un éclairage HQI. La masse immergée se définit comme la résultante de deux forces opposées, la masse et la poussée d’Archimède. Ces deux forces se compensent pour les organes ayant la même densité que l’eau de mer. C’est le cas pour les tissus et différents organes des coraux. Leur masse immergée dans l’eau de mer est donc proche de zéro. Inversement, le squelette calcaire possède une masse apparente positive. Ainsi, la mesure de la masse immergée, est avant tout une mesure de la masse du squelette dans l’eau salée

Résultats et discussion

Aucune différence significative entre les HQI et les LED n’a été observée sur la croissance des coraux utilisés dans cette étude (Figure 3). Lors de cette expérience, il est important de rappeler que ces coraux n’ont pas été nourris. La lumière fournie par ces deux technologies a donc permis de combler la majorité des demandes énergétiques nécessaires au développement et à la croissance des coraux. La révélation d’un taux de croissance journalier indique l’utilisation du processus de calcification. Or le produit photosynthétique est surtout utilisé par les coraux pour leur respiration, avec seulement une faible proportion pour leur croissance. Ces éclairages apportent donc une production d’énergie optimale à leur respiration et permet également une production de leur croissance.

Figure 3. Comparaison des éclairages HQI et LED sur la croissance des Pocillopora spp (A) et Acropora spp (B). Les résultats expriment des taux de croissance journaliers moyens (%.j-1) ± l’écart-type. Ceux-ci ont été calculés à partir de quatre boutures pour chaque condition expérimentale, durant une période de 35 jours.

En ce qui concerne l’estimation en PAR, il a été déterminé que la rampe à LED possède un rendement deux fois supérieur à celui de la lampe HQI, malgré une intensité en lumen équivalente. Ceci s’explique sans doute par le fait que les LED ont un spectre continu, contrairement à celui des HQI qui comporte des raies étroites négligeant certaines longueurs d’onde mesurées par le PAR-mètre.Les résultats obtenus dans cette étude montrent des taux de croissance identiques pour les deux types d’éclairages. Ceci laisse entrevoir deux explications possibles. Soit la quantité réelle des radiations utilisées par la photosynthèse (PUR) fournie par les deux éclairages est sensiblement équivalente, soit la capacité de photo-acclimatation des dinoflagellés permet de compenser cette différence de PAR. L’aspect plus foncé des boutures placées sous HQI (Figure 4A & B) indique une photo-acclimatation se traduisant par une augmentation de la concentration de pigments cellulaires, comme cela a été décrit dans plusieurs études scientifiques (voir les Références complémentaires).

Figure 4. Pocillopora spp placé sous HQI (A) et sous LED (B).

Ces deux types d’éclairage fournissant majoritairement des longueurs d’ondes bleues , ces expériences confirment l’importance de cette couleur et la capacité de photo-acclimatation des dinoflagellés sous une lumière artificielle. Les dinoflagellés possèdent des pigments de chlorophylle a qui absorbent les longueurs d’ondes rouges (Figure 1). Ainsi, un éclairage émettant une quantité importante de longueurs d’ondes rouges en plus des longueurs d’ondes bleues a probablement une influence positive non négligeable sur la croissance corallienne en captivité.

Afin d’aider au choix du type d’éclairage le plus adapté au besoin d’une aquaculture, il est nécessaire de tenir compte de la différence de consommation énergétique. La technologie LED possède un rendement énergétique supérieur à celui des HQI. En plus d’être «écologique» et moins coûteuse à l’utilisation, celle-ci a de nombreuses autres qualités telle qu’une durée de vie plus longue et un dégagement thermique moindre. Par ailleurs, la souplesse d’utilisation des LED est rendue possible grâce au pilotage par ordinateur. Elle permet facilement la mise en place de gradations lumineuses, offrant la possibilité de mimer les conditions naturelles en augmentant et diminuant progressivement l’intensité ou en simulant des journées nuageuses.

Nous remercions tout particulièrement Jean-Louis Cuquemelle, concepteur des rampes Alphéus, pour avoir très aimablement répondu présent et pour sa collaboration experte dans le domaine des éclairages LED. Jeremy Berthelier, étudiant en Licence de Biologie, est également chaleureusement remercié pour l’ensemble du travail qu’il a réalisé au cours de cette étude, depuis la mise en place des systèmes expérimentaux jusqu’au suivi des croissances ainsi que sa participation à la rédaction de cet article.

Références complémentaires

 Allemand D., Ferrier-Pagès C., Furla P., Houlbrèque F., Puverel S., Reynaud S., Tambutté E., Tambutté S., Zoccola D., 2004. Biomineralisation in reef-building corals: from molecular mechanisms to environmental control, Palevol, 3:453–467.

Falkowski P. G., Dubinsky Z, 1981. Light-shade adaptation of Stylophora pistillata, a hermatypic coral from the Gulf of Eilat. Nature, 289 :172-174.

Falkowski P. G., Dubinsky Z., Muscatine L., Porter J. W, 1984. Light and the bioenergetics of a symbiotic coral. BioScience, 34 :705-709.

Falkowski P. G., Jokiel P. L., Kinzie R. A. III, 1990. Irradiance and corals. Ecosystems of the world #25: coral (ed Dubinsky Z.), Elsevier Press., 89-106.

Fawley, Marvin W., 1989. A New Form Of Chlorophyll C Involved In Light-Harvesting. Plant Physiol., American Society of Plant Biologists, 91:727-732.

Grosjean Ph., Spirlet Ch., Jangoux M., 1999. Comparison of three body-size measurements for echinoid, Echinoderm Research (ed M.D. Candia Carnevali et F. Bonasoro), 31-35.

Jokiel P. L., Maragos J. E., Franzisket L., 1978. Coral growth: buoyant weight technique. UNESCO, Coral reefs: research methods, 529–541.

Mass T., Kline D. I., Roopin M., Veal C. J., Cohen S., Iluz D. and Levy O., 2010. The spectral quality of light is a key driver of photosynthesis and photoadaptation in Stylophora pistillata colonies from different depths in the Red Sea. The Company of Biologists Ltd, The Journal of Experimental Biology, 213:4084-4091.

› Continue reading]]> Nous avons souvent le réflexe de croire que les organismes colorés et attractifs sont présents dans les aires marines tropicales. Pourtant, il existe dans les eaux tempérées froides de la Méditerranée et de l’Océan Atlantique des espèces exceptionnelles pour leurs qualités esthétiques. Un très bon exemple est l’anémone bijou, Corynactis viridis, une véritable œuvre d’art que la nature nous offre une fois de plus.

Les Corynactis sont des corallimorphaires, proches parents des Ricordea, qui se rassemblent en colonies denses sur les substrats rocheux. Elles possèdent une centaine de tentacules translucides munis d’un renflement distal souvent plus coloré, l’acrosphère. L’anémone bijou peut se reproduire par division et couvrir une grande surface. Les polypes ne restent pas en contact les uns avec les autres mais adoptent un mode de vie solitaire. Corynactis viridis est une espèce commune en Manche et Atlantique, depuis l’Ecosse jusqu’aux Canaries, mais reste cependant rare et localisée en méditerranée. Les polypes mesurent généralement 1 cm et présentent une large palette de morphotypes très colorés, tous plus extravagants les uns que les autres.

Cette beauté n’est bien sur pas passée à côté de l’œil expert de notre ami Colin Foord, qui non content d’être coralliculteur renommé est également un excellent plongeur et photographe sous marin. C’est la raison pour laquelle Colin nous avait demandé, il y a quelques années, d’organiser une excursion dans le Sud de la France afin de réaliser un reportage photo sur ces animaux. La tache n’a pas été simple et c’est seulement grâce aux conseils avisés de Laurent Fouret, ancien directeur de l’aquarium du Cap d’Agde, que nous avons pu réaliser le rêve de Colin : observer ces magnifiques animaux dans leur milieu naturel. En effet, après avoir sans succès exploré attentivement plusieurs spots dans les environs de Marseille et de Montpellier, c’est au large du Cap d’Agde que nous avons pu observer nos premiers spécimens.

Voici quelques morphes photographiées sur le site méditerranéen:

Les colonies se situent à environ une vingtaine de mètres de profondeur. La luminosité est réduite, un courant moyen mais dominant transporte de nombreux débris et particules, une caractéristique vraisemblablement importante pour la nutrition et le développement de cette espèce.

Un magnifique exemple d’aquascaping méditerranéen dans un nano réalisé par Coral Morphologic.

Colin a également réalisé une vidéo de spécimens que nous avons conservé en aquarium. Le clip est étonnant et autorise, une fois la vitesse des images accélérée, de clairement discerner les mouvements tentaculaires lors de l’alimentation des individus.

Cliquer ici pour voir la vidéo.

C’est donc la première fois que l’on dispose d’information démontrant comment ces petits cnidaires non photosynthétiques se nourrissent! Encore un bon exemple de la collaboration positive entre le monde des récifalistes et celui des scientifiques.

Pour en savoir plus sur les anémones bijoux

http://coralmorphologic.com/b/2009/06/19/corynactis-quest-dive-1-in-the-french-mediterranean

http://coralmorphologic.com/b/2009/06/23/corynactis-quest-dive-2-in-the-french-mediterranean

http://coralmorphologic.com/b/2009/07/02/corynactis-quest-dive-3-in-the-french-mediterranean

http://doris.ffessm.fr/fiche2.asp?fiche_numero=104

› Continue reading]]> Récemment, nos partenaires de Coral Morphologic ont participé à une étude sur les zoanthides présents dans la zone médiolittorale du sud de la Floride en collaboration avec l’équipe du Dr Reimer au Japon, un spécialiste reconnu de la taxinomie et de la phylogénie des Zoanthides.

Une des variétés de zoanthus analysées dans cette étude appartient à une espèce rare et non décrite, fameuse pour ses morphes très colorées et connues des aquariophiles récifaux sous l’appellation ‘Vice Zoa’.

Quelques morphes colorées. Les couleurs violette, turquoise et rose arborées par certains Zoanthus Vice Zoa sont spectaculaires et très originales. Ces morphes rares sont endémiques de la zone Sud de la Floride.

Une caractéristique intéressante de Vice Zoa pour les aquariophiles est sa robustesse et sa résistance à la redoutable infection ‘Zoa Pox’ qui peut infester les autres espèces de Zoanthus, en particulier les espèces exhibant des polypes de petite taille.

Les espèces les plus communes de Zoanthus dans les Caraïbes sont Zoanthus pulchellus (une espèce connue des aquariophiles américains sous le nom ‘Lotus Eaters’) et Zoanthus sociatus. Cependant la morphologie des colonies Vice Zoa est différente de celle de Zoanthus sociatus. En effet, l’une des caractéristiques des Vice Zoas est que les polypes forment une matte très serrée, créant un tapis polygonale, alors que les polypes de Zoanthus sociatus se développent  en un réseau moins dense, se formant souvent à partir de stolons rampants. L’agencement serré des Vice Zoas ressemble plutôt à la disposition des polypes de Zoanthus pulchellus.

Durant plusieurs mois, James Reimer et un de ses étudiants, Irei Yuka, ont analysé des échantillons collectés par Colin Foord en utilisant trois marqueurs ADN connus pour leur pertinence dans l’identification génétique des Zoanthidae. Les résultats ont finalement été publiés récemment dans ‘Journal of Marine Biology’ dans un article intitulé ‘Diversité des espèces de Zoanthides (Cnidaires: Anthozoaires: Hexacoralliaires) des eaux peu profondes de la Floride’. Il s’agit de la première étude génétique exhaustive incluant l’identification de plusieurs espèces non décrites sur les côtes sud de la Floride.

L’étude a permis d’identifier génétiquement pas moins de quatre nouvelles espèces non décrites de zoanthides, dont les Vice Zoas ignorés par les scientifiques jusqu’à présent. Dr Reimer a nommé l’espèce Vice Zoa ‘Zoanthus aff. pulchellus’, ce qui signifie que leur plus proche parent est Zoanthus pulchellus. “La prochaine étape nécessitera une description morphologique détaillée des Vice Zoas” indique le Dr Reimer.

Souhaitons lui de nouvelles découvertes intéressantes pour l’attribution définitive d’un nom scientifique approprié aux superbes Vice Zoas.

En savoir plus:

http://www.hindawi.com/journals/jmb/2012/856079/

http://reefbuilders.com/2012/10/08/species-zoanthids-florida-waters/ # ixzz2D3FH4cTc

http://coralmorphologic.com/b/2012/10/04/coral-morphologic-confirms-4-undescribed-species-of-zoanthids-from-south-florida

› Continue reading]]> Olivier Detournay, un immunologiste qui a rejoint l’équipe de Coral Biome, travaille en étroite collaboration avec l’équipe de Virginia Weis à l’Université d’état de l’Oregon (OSU) et l’Institut Hawaiien de Biologie Marine (HIMB) pour comprendre les relations symbiotiques coraux-zooxanthelles et le blanchiment.

« L’union fait la force ». Ce dicton est sans doute bien plus vieux qu’on ne le pensait. Les coraux l’appliquaient déjà il y a des millions d’années, en tirant avantage de leur association avec les zooxanthelles pour couvrir les besoins énergétiques nécessaires à l’édification des récifs coralliens. Le deal est simple: l’hôte corallien héberge les zooxanthelles, leur fournissant ainsi une protection physique, en échange de quoi les algues, grâce à la photosynthèse, fournissent sucres, acides aminés et lipides aux coraux. Bien que cette relation symbiotique soit décrite depuis de nombreuses années, d’importantes zones d’ombre persistent pour comprendre les mécanismes cellulaires assurant la paix du ménage. Ces questions sont plus que jamais d’actualité depuis que les changements climatiques nous ont appris que ce couple, que l’on croyait stable, peut être perturbé, se soldant par les phases de blanchiment des coraux observés à travers le monde entier, et même dans nos aquariums.

Photos de tentacules d’ Aiptasia pallida en microscopie confocale.

On aperçoit bien les zooxanthelles en rouge.

Ce qui intriguait Olivier et ses collègues n’était pas de savoir pourquoi les coraux blanchissent, mais plutôt pourquoi ils ne blanchissent pas quand tout va bien! Après tout, il est logique de penser qu’un animal (les coraux) se débarrasse de microbes (zooxanthelles) par l’activation de son système immunitaire. En fait, le rôle du système immunitaire est un peu plus subtil que la simple destruction de tout organisme « étranger ». Son rôle est d’assurer l’intégrité de l’animal en mettant en œuvre non seulement des mécanismes de destruction de microbes pathogènes mais aussi de tolérance d’organismes bénéfiques. L’hypothèse est que les zooxanthelles sont capables d’induire leur tolérance immunitaire au sein des tissus du corail. Ce mécanisme est connu depuis de nombreuses années en médecine. De nombreux cancers, pour ne pas être détruits par le système immunitaire, forcent leur propre tolérance. L’agent de la malaria, Plasmodium falciparum, est un autre exemple d’induction de tolérance permettant aux parasites d’échapper au système immunitaire de son hôte.

Un des mécanismes impliqué dans les phénomènes de tolérance repose sur l’augmentation d’un facteur soluble anti-inflammatoire (TGFbeta) induite par le parasite chez l’hôte infecté. Cette activité anti-inflammatoire favorise la prolifération des parasites jusqu’à déclencher la maladie. Ce qui est intéressant, est que d’un point de vue évolutif, les zooxanthelles sont des cousines très proches de Plasmodium, tout deux appartenant au groupe des alvéolés. L’idée de départ était donc que les zooxanthelles pourraient utiliser un mécanisme d’induction de tolérance similaire pour assurer leur relation symbiotique avec le corail.

Une première découverte d’Olivier et ses collègues est que la grande majorité des gènes indispensables à l’activation du facteur anti-inflammatoire TGFb sont très anciens et sont présents chez les coraux.

D’autre part, des expériences fonctionnelles chez l’anémone Aiptasia pallida, un modèle très étudié en laboratoire pour comprendre la physiologie des coraux, ont permis de conforter leur hypothèse. Ainsi, il est possible d’éviter le blanchiment de l’anémone soumise à un choc thermique de 34°C si l’on suractive le facteur TGFb (Fig. 1). Ceci montre que la voie TGFb est nécessaire pour le maintien de la relation symbiotique.

Figure 1. A gauche, Aiptasia pallida blanchie lors d’une expérience après un choc thermique. A droite, le prétraitement d’Aiptasia pallida avec 100 ng/ml de TGFb diminue le taux de blanchiment de l’anémone soumise à un choc thermique.

A l’inverse, bloquer l’action du TGFb a pour effet de perturber la relation symbiotique, menant au rejet des zooxanthelles (Fig. 2).

Figure 2. Le blocage de la voie du TGFb chez Aiptasia pallida inhibe leur colonisation par des zooxanthelles. (A) Dès 72 h après l’exposition des anémones avec des zooxanthelles, on observe une suractivation du système immunitaire lorsque le TGFb est bloqué (fins pointillés). (B) Ce qui est associé à une diminution du taux de colonisation des anémones par les zooxanthelles. (C) Les photos prisent par microscopie confocale montrent l’aspect des tentacules d’anémones traitées ou non avec l’anti-TGFb. Les points rouges sont les zooxanthelles tandis que la fluorescence jaune démontre la présence d’oxide nitrique, signe d’une activation du système immunitaire.

Cette étude ouvre les portes de la compréhension physiologique des relations symbiotiques, dont celles des coraux devant faire face à des changements climatiques sans précédent. Ceci permettra, si les efforts consentis sont poursuivis, de mieux appréhender les problèmes récurrents de blanchiment et de pourquoi pas, apporter des solutions à moyen terme. Par ailleurs, l’étude de mécanismes immunitaires très complexes tels que ceux orchestrés par la voie de signalisation du TGFb vient peut-être de trouver un nouveau modèle expérimental animal. Les domaines d’applications médicales de ces découvertes sont nombreux, incluant la mise en évidence de molécules pouvant limiter les cas de rejets de greffes d’organes, d’augmenter l’efficacité de vaccins ou pour lutter contre le cancer. Affaire à suivre de très prêt…

Référence
Detournay O, Schnitzler CE, Poole A, Weis VM. Regulation of cnidarian-dinoflagellate mutualisms: Evidence that activation of a host TGFβ innate immune pathway promotes tolerance of the symbiont. Developmental & Comparative Immunology. 2012 Sep 22.

› Continue reading]]> L’un de nous a récemment visité l’équipe de Coral Morphologic basée à Miami.

Nos amis Colin Foord et Jared McKay ont enrichi leur liste de coraux à la vente et proposent depuis peu plusieurs espèces de gorgones des Caraïbes. Recueillies dans le respect de l’environnement (très peu de fragments sont prélevés sur les colonies sauvages), sélectionnées pour les couleurs les plus spectaculaires, montées sur des plugs standardisés et cultivées dans une serre, cette marque déposée de gorgones nommée “Eco-Gorgs” est un excellent nouveau produit sur le marché de l’aquariophilie, montrant qu’il est possible de vendre des coraux et de travailler de concert pour la conservation et la valorisation de la biodiversité marine.

La ferme’ Eco-Gorgs’ située dans les Keys de Floride est l’un des derniers projets de Coral morphologic. La réalisation, aussi simple que possible, est bien conçue pour accueillir une grande diversité de coraux. Tous les bacs d’élevages en plastique sont sous une serre, les coraux poussent donc sous un éclairage naturel. Aucun élément de chauffage ou de refroidissement ne sont utilisés, seuls quelques grands ventilateurs évacuent la chaleur qui s’accumule sous le toit en plastique. La filtration de l’eau est assurée par un filtre à sable unique et des roches vivantes. Le système peut être ouvert et lavé avec de l’eau de mer naturelle de la lagune. L’eau est entraînée en grande partie par des pompes à air et des exhausteurs, une alternative peu coûteuse et écologique en comparaison de pompe de circulation classique. Cette méthode présente également l’avantage d’une bonne oxygénation de l’eau.

Le label Eco-Gorgs inclut de belles Eunicea, dont la Purple Eunice et l’Hazel Eunice, deux couleurs différentes de Pseudopterogorgia pinnata ‘Plume’, ainsi que l’emblématique Purple blade Pterogorgia guadalupensis.

Les Eco-Gorgs disponibles sur les sites web d’Aquascapers et de Coral Biome. A- Purple Blade Eco-Gorg™ (Pterogorgia guadalupensis). B- Hazel Eunice Eco-Gorg™ (Eunicea calyculata). C- Purple Plume Eco-Gorg™ (Pseudopterogorgia bipinnata). D- Narrow Eunice Eco-Gorg™ (Eunicea succinea). E- Golden Plume Eco-Gorg™ (Pseudopterogorgia bipinnata). F- Purple Candelabra Eco-Gorg™ (Plexaura flexuosa). G- Black Candelabra Eco-Gorg™ (Plexaura homomalla). H- Purple Eunice Eco-Gorg™ (Eunicea sp.). 

Visitez le nouveau site web de Morphologic: Aquascapers.com

En savoir plus: http://reefbuilders.com/2012/07/18/aquascapers/#ixzz27rWNnH9c

› Continue reading]]> Les palytoxines sont de nouveau sous le feu des projecteurs ! Coral Biome élève dans ses installations des espèces de Zoanthides potentiellement toxiques car susceptibles de contenir des concentrations de palytoxine élevées. Pour en avoir le cœur net et informer les aquariophiles sur la toxicité potentielle de ces espèces, nous avons mené une étude basée sur la méthode de Jonathan Deeds et ses collaborateurs publiée dans le journal “Plos One” en 2011, une publication ayant déjà fait l’objet d’un article sur ce blog.

En premier lieu, nous avons étudié les relations phylogénétiques de certaines espèces dont le fameux Palythoa grandis, espèce rare d’eau profonde endémique du Golf du Mexique. La détermination de la position phylogénétique de P. grandis est importante car, selon Deeds et coll., il existe un lien étroit entre l’appartenance d’une espèce à un groupe donné et sa toxicité potentielle. Nous avons donc analysé la séquence moléculaire de la grande sous unité de l’ARN ribosomal mitochondrial 16S de P. grandis. Notre analyse phylogénétique est en faveur d’une toxicité potentielle chez cette espèce. En effet, P. grandis se groupe avec Palythoa heliodiscus, espèce connue pour sa forte concentration en palytoxine. Cette espèce est classée parmi les zoanthides les plus toxiques dans l’étude de Jonathan Deeds.

Afin de confirmer la toxicité de P. grandis, nous avons effectué une analyse par chromatographie en phase liquide d’un échantillon de P. grandis. Une autre espèce indéterminée de Palythoa sp. a également fait l’objet de cette analyse ainsi qu’un spécimen appartenant au genre Zoanthus de la catégorie Vice Zoa.

Le principe de la chromatographie en phase liquide est de séparer les différentes molécules présentes dans un extrait. La détection des molécules est réalisée sous lumière UV à la longueur d’onde où la palytoxine présente un maximum d’absorbance (263 nm). Le matériel et la méthode mis en œuvres sont identiques au protocole décrit par Deeds et coll. Dans cette dernière étude, le temps de rétention de la palytoxine dans la colonne était de 13 min, durée que nous avons également pu observer au cours de l’analyses des extraits de P. grandis (A). Un résultat en accord avec sa position phylogénétique et ses relations de parenté étroites avec les espèces toxiques connues. Le deuxième spécimen indéterminé de Palythoa sp. présentait également un pic spécifique de la palytoxine (B) mais pas chez le Zoanthus Vice Zoa (C). L’absence de pic pour ce contrôle négatif confirme bien la toxicité des Palythoa versus Zoanthus comme l’analyse de Deeds et coll. l’avait proposé précédemment.

Ainsi P. grandis et d’autres espèces de Palythoa cultivées dans nos aquariums présentent des taux de palytoxine potentiellement dangereux pour l’homme, ce qui justifie des précautions élémentaires lors de leur manipulation : utilisation de gants et de lunettes de protection.

Spécial remerciement à Robert de l’Université d’Aix-Marseille pour son aide dans l’analyse chromatographique. Ce travail a été réalisé par Pierre Maziani, étudiant en licence de Biologie. Un grand merci pour sa disponibilité, sa rigueur … et sa bonne humeur!

› Continue reading]]> Quoi de plus surprenant qu’une petite promenade sur un platier corallien dans les environs de… Marseille! Cette improbable situation est en effet possible en raison de la caractéristique principale des scléractiniaires: la possession d’un squelette carbonaté dur qui fossilise très facilement. Certains d’entre nous connaissent probablement le petit port de Carry-le-Rouet, situé à une trentaine de kilomètres de Marseille.

Tout au long des côtes de ce petit village on observe des successions de sédiments marins et continentaux datés de la fin de l’Oligocène (28 MA) au début du Miocène (20 MA). Cette succession de sédiments est une excellente archive climatique. Au début de la promenade sur les rochers, on remarque facilement la forme typique d’un platier corallien qui s’étend sur environ un kilomètre.

En regardant de plus près, on réalise rapidement que les rochers sont remplis de coraux fossiles et qu’il est même facile de reconnaitre certains ‘best-sellers’ comme des squelettes d’Acropora ou de Caulastrea! Le récif a connu sa plus forte diversité durant la période la plus chaude de l’Aquitanien (23 MA). La biodiversité corallienne consiste dans des colonies massives de Poritidae et de Faviidae, des Mussidae, des Dendrophyliidae et des branches fragmentées d’Acroporidae (Galloni, 2003).

Porites

Turbinaria

Tarbellastreae

Mussismili

Caulastrea

Acropora

L’alternance de fragments d’Acropora et de sédiments fins aurait été produite par des tempêtes épisodiques dans un lagon relativement profond  (Demory et al. 2011).

D’autres organismes fossiles associés à la biocénose corallienne peuvent également être observés, tels que des mollusques (Gastéropodes et Lamellibranches), des oursins et des algues rouges calcaires.

Assemblage de mollusques

Dépôt de lamellibranches

Coquilles de gastéropodes

Algue rouge coralline

Les paléontologistes connaissent de nombreux autres sites sur le pourtour de la méditerranée, riches en coraux fossiles incluant différents type de récifs. Au cours de l’Oligocène et du Miocène, les eaux de surfaces Méditerranéennes étaient riches en Scléractiniaires, leur diversité étant contrôlée par la température des eaux de surfaces. En effet, les récifs coralliens méditerranéens sont apparus durant les transitions glaciaire-interglaciaire. Ainsi, avec un besoin croissant de données pour mieux comprendre la réponse des récifs coralliens au changement climatique, les récifs fossiles méditerranéens constituent une base de donnée paléontologique unique pour l’étude des changements spatio-temporels des écosystèmes récifaux.

Références

GALLONI F (2003) Organisation sédimentaire et anatomies récifales des systèmes carbonatés à silicoclastiques oligo-miocènes inférieurs de Provence et du bloc corso-sarde. – PhD Thesis, Université of Provence, Marseille, 300 p.

FRANÇOIS DEMORY, GILLES CONESA, JULIEN OUDET, HABIB MANSOURI, PHILIPPE MÜNCH, JEAN BORGOMANO, NICOLAS THOUVENY, JULIETTE LAMARCHE, FRANCK GISQUET and LIONEL MARIÉ (2011) Magnetostratigraphy and paleoenvironments in shallow-water carbonates: the Oligocene-Miocene sediments of the northern margin of the Liguro-Provençal basin (West Marseille, southeastern France). Bull. Soc. géol. Fr., t. 182, no 1, pp. 37-55

› Continue reading]]> Aujourd’hui, il est bien admis que l’augmentation du CO2 atmosphérique provoquée par l’homme change non seulement notre climat mais également la chimie des océans. En premier lieu, le réchauffement climatique provoque le blanchiment massif des coraux. Mais une augmentation de la mortalité corallienne serait également due a une diminution de leur capacité à construire un squelette carbonaté. En effet, une grande quantité de CO2 est absorbée par les océans et sa dilution dans l’eau de mer modifie de nombreuses réactions chimiques, conduisant à une diminution du pH. Cette diminution induit de profonds changements de la physiologie des organismes marins et de l’écologie de l’océan mondial. Pour améliorer nos connaissances sur l’histoire des coraux et les effets du changement climatique sur les récifs coralliens, les biologistes étudient en laboratoire les effets d’une baisse de pH sur leur croissance, les paléontologistes explorent les fossiles et les extinctions de masse pour découvrir des épisodes anciens d’acidification alors que les phylogénéticiens tentent d’élucider leur évolution avec l’ADN.

Les scléractiniaires, nommés communément coraux durs, sont apparus au paléozoïque mais se sont éteints massivement au cours du Permien. Ils réapparaissent soudainement dans les enregistrements fossiles des millions d’années plus tard. Une des hypothèses en cours concernant cette crise chez les coraux durs serait qu’une baisse du pH de l’eau de mer modifie leur capacité à élaborer un squelette carbonaté. Pour expliquer la réapparition soudaine des coraux durs au cours du Trias, lorsque  le pH de l’eau de mer est retourné à des valeurs plus favorables, il a été proposé que les scléractiniaires survécurent à cet épisode sous une forme différente, sans squelette. C’est l’hypothèse du “corail nu” (Stanley and Fautin 2001).

Des expériences menées en laboratoire ont montré que deux espèces méditerranéennes de scléractiniaires (Oculina patagonica et Madracis pharencis)  peuvent survivre à de longues périodes de pH bas (Fine et Tchernov 2007). Après un mois, les premiers signes de modification morphologique apparaissent : une élongation des polypes suivie d’une dislocation de la colonie et la perte totale du squelette. Tous les polypes expérimentés ont conservé leurs zooxanthelles et leur taille en condition acide était trois fois plus importante que celle en condition normale. Après un an d’expérimentation, les auteurs de cette étude ont replacé progressivement les polypes solitaires dans une eau de mer standard. Les polypes reformèrent leur squelette et les colonies! Ces résultats frappants supportent l’hypothèse du “corail nu”.

Une seconde série d’observation en faveur du “corail nu” est basée sur les similitudes morphologiques entre les scléractiniaires et les corallimorphaires, comme la présence de mésentères appariés, le type de cnidoblaste et l’ultrastructure des spermatozoïdes. Toutes ces homologies plaident en faveur d’un rapprochement des scléractiniaires (coraux durs) et des corallimorphaires (coraux sans squelette).

Enfin, l’analyse phylogénétique  du génome mitochondrial chez neuf scléractiniaires, six corallimorphaires et 6 coraux mous comme groupes extérieurs (six octocoralliaires, deux actiniaires et un zoanthide) a amélioré notre compréhension de l’histoire naturelle des coraux durs (Medina et al 2006). En effet, les résultats obtenus montrent clairement que les corallimorphaires sont des membres du groupe des scléractiniaires. Ainsi, certains scléractiniaires sont très probablement les ancêtres de ces coraux non minéralisés. Le squelette aurait donc été perdu chez l’ancêtre des corallimorphaires qui apparaissent vraisemblablement entre -110 et -132 Ma, une période qui coïncide avec une augmentation de la teneur des eaux marines en CO2.

Les océans sont actuellement soumis à une augmentation du CO2 similaire à celle du Crétacé, lorsque de nombreux coraux durs ont disparu des enregistrements fossiles. Dans ce contexte, l’hypothèse du “corail nu” constitue un champs d’investigation prometteur pour mieux comprendre la réponse des récifs coralliens à une acidification des océans provoquée par les activités humaines.

Stanley GD Jr, Fautin DG. Paleontology and evolution. The origins of modern corals. Science. 2001 Mar 9;291(5510):1913-4

Fine M, Tchernov D. Scleractinian coral species survive and recover from decalcification. Science. 2007 Mar 30;315(5820):1811

Medina M, Collins AG, Takaoka TL, Kuehl JV, Boore JL. Naked corals: skeleton loss in Scleractinia. Proc Natl Acad Sci U S A. 2006 Jun 13;103(24):9096-100

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Des études génétiques suggèrent que les Palythoa et Protopalythoa sont en fait les représentants d’un seul et même genre.

Le statut taxinomique des zoanthides appartenant aux genres Palythoa et Protopalythoa fait débat chez les biologistes depuis presque un siècle. Les études traditionnelles basées sur l’analyse des caractères morphologiques et histologiques ont séparé ces deux genres en fonction de la forme de la colonie et des polypes, du type de nématocyste et de la position des cloisons mésentériques dans les polypes.

Au cours des dix dernières années, le Dr James Davis Reimer,  l’un des meilleurs spécialistes de la systématique des zoanthides dans le monde, a publié d’importantes études génétiques. Afin de déterminer les relations phylogénétiques des genres Palythoa et Protopalythoa, le Dr Reimer et son équipe de la ‘Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology’ ont séquencé deux gènes mitochondriaux (codant pour la cytochrome oxydase I et la petite sous-unité de l’ARN ribosomal 16S) chez différents spécimens appartenant à ces deux genres.

“L’ analyse phylogénétique réalisée par l’équipe a montré moins de 0,1% de divergence parmi les espèces de Palythoa et de Protopalythoa, un niveau similaire à celui observé chez les espèces appartenant au genre Zoanthus. Les spécimens de Protopalythoa ne peuvent donc pas être différenciés des Palythoa sur une base génétique.”

En conclusion, les preuves génétiques fournies par l’équipe japonaise suggèrent fortement que Palythoa et Protopalythoa ne sont pas vraiment deux genres distincts. La nomenclature Protopalythoa est vraisemblablement erronée.

D’après Reimer JD, Ono S, Takishita K, Tsukahara J, Maruyama T. Molecular evidence suggesting species in the zoanthid genera Palythoa and Protopalythoa (Anthozoa: Hexacorallia) are congeneric. Zoolog Sci. 2006 Jan;23(1):87-94.

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Récemment, Jonathan Deeds et ses collaborateurs ont publié une étude très intéressante à propos de l’un de nos animaux favoris dans le journal gratuit en ligne ‘Plos One’. Ils rapportèrent le cas d’une colonie de zoanthides responsable d’une réaction respiratoire grave quand un aquariophile essaya d’éliminer la colonie avec de l’eau bouillante. Un échantillon provenant de cette colonie contenait approximativement 600 mg de palytoxine par g de tissus frais, ce qui est assez pour tuer plusieurs milliers de souris!

Certaines des toxines les plus puissantes connues de l’homme comme les palytoxines ou les maitotoxines sont issues du milieu marin et sont fréquemment produites par des espèces tropicales de dinoflagellés. Cependant, ces toxines se rencontrent également chez de nombreux autres organismes par accumulation le long des chaînes alimentaires ou en raison de relations symbiotiques, tels que dans des poissons, des crustacés décapodes et les zoanthides. C’est la raison pour laquelle les palytoxines sont parmi les rares composés marins qui peuvent poser un problème sanitaire pour l’homme, par ingestion (fruit de mer, poissons), par inhalation (aérosols et embruns) ou contact cutané (zoanthides et autres organismes présents dans nos bacs).

Ainsi, pour évaluer le risque d’une exposition pour les aquariophiles marins, Deeds et coll. ont analysé différents échantillons de zoanthides trouvés dans des animaleries pour déterminer leur concentration en palytoxine en chromatographie liquide et spectrométrie de masse. Comme la détermination visuelle d’une espèce de zoanthide est délicate, les auteurs ont également utilisé plusieurs marqueurs génétiques pour déterminer les relations de parenté des échantillons avec d’autres espèces connues.

Au cours de cette étude, il est montré que la plupart des zoanthides vendus dans le commerce ne contiennent pas ou peu de palytoxine. Cependant, une variété hautement toxique a été détecté. Quatre spécimens avec une apparence similaire à la colonie responsable de l’intoxication d’un aquariophile contenaient une forte concentration de toxines. L’analyse génétique montre que ces spécimens sont apparentés à l’espèce Palythoa heliodiscus. Ces résultats montrent qu’une des substances les plus toxiques jamais découverte est présente dans des proportions dangereuses dans certains zoanthides du commerce.

Beaucoup d’animaux venimeux ou toxiques sont fréquemment vendus dans les animaleries marines comme par exemple les rascasses (Scorpaenidae), les poissons ballons (Tetraodontidae), certains oursins (Astropyga spp.) et plus rarement l’octopus à anneau bleu (Hapalochlaena spp.). Cependant, des cas bien documentés d’intoxication par des zoanthides sont rares, laissant l’aquariophile souvent dans l’ignorance des poisons mortels auquel il s’expose. Nous encourageons donc tous les aquariophiles à prendre toutes les précautions nécessaires lorsqu’ils manipulent des zoanthides.

Toxicité des spécimens de Palythoa spp. et Zoanthus spp. collectés dans différents magasins. [Encadré rouge] Apparenté à  Palythoa heliodiscus. Toxicité élevée. [Encadré vert] Apparenté à  Palythoa mutuki et Palythoa tuberculosa. Toxicité faible ou non toxique. [Encadré bleu] Apparenté à  Zoanthus sansibaricus et Zoanthus sociatus. Toxicité faible ou non toxique.

D’après Deeds JR, Handy SM, White KD, Reimer JD. Palytoxin found in Palythoa sp. zoanthids (Anthozoa, Hexacorallia) sold in the home aquarium trade. PLoS One. 2011 Apr 4;6(4):e18235.