Transcriptomics and cellular response of red abalone Haliotis rufescens grown in industrial hatchery to the metal and pathogens stress : role of probiotics in the survival of organisms
Réponse transcriptomique et cellulaire de l'ormeau rouge Haliotis rufescens, cultivé en écloserie industrielle face aux stress métalliques et aux pathogènes : rôle des probiotiques dans la survie des organismes
Résumé
In coastal ecosystems, anthropogenic activity and natural factors induce “multi-stress” situations. Inthis study, we focused on two such stress-inducing factors: metal contamination and bacterial infection.Specifically, under controlled conditions, we examined the molecular and physiological responses of redabalone Haliotis rufescens toward the impact of a metal (copper) and a pathogen (Vibrio parahaemolyticus)with respect to this mollusk’s interaction with probiotic bacteria during the juvenile stage. First, we assessed theeffect of a consortium of three probiotic bacterial strains—Vibrio sp. C21, Agarivorans albus F1, and Vibrio sp.F15—on two abalone lifecycle-related parameters, namely, survival and growth. The results showed that,compared to the control treatment (no probiotics), the probiotics improved the performance of these twolifecycle parameters. In a second step, the molecular mechanisms underlying the juvenile abalone response tocopper stress were studied under experimental conditions, using a suppression subtractive hybridizationmethod. This method identified 108 partial sequences of genes involved in the cellular and physiologicalresponses to stress. The kinetics of gene expression were followed using 14 of these transcripts, and theirtemporal variations during the critical phase showed complex and differential regulation exerted by copper inthese organisms. We then investigated the immune response of abalone hemocytes to copper exposure. Theresults showed that exposure to the metal causes a significant dysfunction of hemocyte activities. Finally, theinteraction between probiotics and pathogenic bacteria (transcriptomic and cellular aspects) was studied and theeffects of these bacteria on mollusk performance were also investigated. The presence of pathogenic bacteriawas found to regulate gene expression of transcripts involved in key physiological functions, including thosethat regulate immune responses and energy metabolism. Examination of these interactions thus indicates therole of probiotic bacteria in performance in terms of the improved survival and growth of juvenile abaloneunder stress conditions.
Dans les écosystèmes marins côtiers, l‘activité anthropique et les paramètres naturels induisent chez lesorganismes aquatiques des situations de «multistress». Parmi ces paramètres, deux d‘entre eux ont été étudiés:La contamination métallique et l’infection bactérienne. Dans ce contexte la compréhension des réponsesmoléculaires et physiologiques de l’ormeau rouge Haliotis rufescens a été étudiée, en particulier, face l’impactmétallique (cuivre), et au pathogène (Vibrio parahaemolyticus) en interaction avec des bactéries probiotiquespendant le stade juvénile de ce mollusque en conditions contrôlées. Dans un première temps, une évaluation surl’effet d’un consortium probiotique formé de trois souches bactériennes: Vibrio sp C21, Agarivorans albus F1et Vibrio sp F15 a été testée et les paramètres de survie et de croissance des juvéniles de l’ormeau ont été suivis.Les résultats montrent que les probiotiques augmentent les performances de ces deux paramètres de trait de viecomparés aux individus témoins sans probiotiques. Dans un second temps, une approche génomique parbanques soustractives a été réalisée afin d’identifier les transcrits régulés par l’impact métallique. Cetteméthode a permis d’identifier 108 gènes potentiellement impliqués dans la réponse cellulaire et physiologiquedes organismes face au stress. La cinétique de l’expression génique a été suivie à l’aide de 14 transcrits et leurvariation temporelle pendant la phase critique révèle des régulations parfois complexes et différentielles chezles organismes. Ensuite, les réponses immunitaires des hémocytes d’ormeau face l'exposition au cuivre ont étérecherchées. Les résultats montrent que l’exposition au métal provoque des disfonctionnement importants desactivités hémocytaires. Enfin, l’interaction entre les bactéries pathogènes et probiotiques ont étés étudiées etleurs effets sur le mollusque ont été également recherchés. La présence des bactéries pathogènes régulel’expression génique des transcrits impliqués dans des fonctions physiologiques clés des organismes (lesdéfenses immunitaires et l’état énergétique). De plus, les résultats de cette interaction nous renseignent sur lerôle capital accompli par les bactéries probiotiques sur les performances en termes d’amélioration de la survieet de la croissance des jeunes ormeaux en condition de stress.
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