Relation entre osmorégulation et activités d'ATPase Na+ -K+ et d'anhydrase carbonique chez larves et postlarves de Homarus gammarus (L.) (Crustacea: Decapoda)

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.I. Exp. Mar. Biol. Ecol., 1988, Vol. 115, pp. 249-261 Elsevier

JEM 01019

Relation entre osmorkgulation et activitCs d’ATPase Na+ -K+ et d’anhydrase carbonique chez larves et postlarves de ~~rna~~ gammarus (L.) (Crustacea : Decapoda) P. Thuet, M. Charmantier-Daures

et G. Charmantier

Laboratoire de Physiolqgie des Invertkbr&, Universittides Sciences et Techniqtles du Languedoc, ~on~ei~~r, France

(Recu le 22juillet 1987; revision repue le 13 octobre 1987; accept&e le 2 novembre 1987) R&urn&: Le developpement de Homarus gammarus (L.) comprend une prelarve et trois stades larvaires (I-III) suivis du stade postlarvaire (IV) et des stades juveniles et adultes. Les larves ont une regulation tres legerement hyperosmoconforme en eau de mer (1084 mosm . kg- ‘) et en milieu dilu6 (500 mosm . kg- ‘). Chez les postlarves ~osmor~g~ation est du type precedent en eau de mer mais en milieu dilue elle devient hyperosmotique comme chez les juv&les et les ad&es. Un transfert de 5 h en milieu dilut n’entraine pas de variation signilicative d’activitt de 1’ATPase Na + -K+ pour les larves des Stades II-III. Chez la postlarve ce transfert provoque une forte augmentation de l’activitt enzymatique qui pourrait r?tre due a un phenomene d’activation. L’activitt de Panhydrase carbonique au niveau des branchies est nettement plus elevee chez les postlarves que chez les larves en StadeIII. Dans le cephalothorax, l’abdomen, et les pleopodes il n’y a pas de difference significative d’activite entre les Stades III-IV. L’augmentation en Stade IV de l’activite de ces deux enzymes imptiqu~es dans les transports ioniques, pourrait expliquer au moins pour partie, la regulation hyperosmotique qui apparalt en milieu dilue chez la postlarve.

Mats cl&: Anhydrase carbonique; ATPase Na + -K + ; Dtveloppement; Homarus gammarus; Osmoregulation

Abstract: The development OfHoma~gamma~s (L.) includes one prelarval and three larval (I-III) stages, followed by a postlarval Stage(IV) and the juvenile and adult stages. Larvae are weak hyperosmoconformers in sea water (1084 mosm . kg- i) and in dilute medium (500 mosm kg- ‘). Postlarvae also hyperosmoconform in sea water, but in dilute medium their regulation becomes hyperosmotic as in juveniles and adults. After 5 h in dilute medium, Stage II-III larvae show no significant change in Na + -K + ATPase activity, but postlarvae show a marked increase in the activity of this enzyme. This suggests an activation process. Carbonic anhydrase activity in gills is much higher in postlarvae than in Stage III larvae. In the eephalothorax, abdomen, and pleopods, the enzymatic activity during Stages III-IV is not si~i~cantly different. The increased activity in Stage IV of these two enzymes which are active in ion transfer could at least partially explain the occurrence in postlarvae of hyperosmotic regulation in dilute media. Key words: ATPase Na+-K’

; Carbonic anhydrase; Development; Homarus gammarus; Osmoregulation

Adresse de la correspondence: P. Thuet, Laboratoire de Physiologie des Invertebres, Universite des Sciences et Techniques du Languedoc, Place E. Bataillon, 34060 Montpellier Cbdex, France. 0022-0981/88/$03.50 0 1988 Elsevier Science Publishers B.V. (Biomedical Division)

250

P.THUET ETAL. INTRODUCTION

Le d~veloppement du homard H~rna~ presente une pr&rve et trois stades larva&es (I-III) separes chacun par une mue. Le premier stade postlarvaire (IV) apparait apres la mue de metamorphose et les stades suivants sont appeles juveniles. Chez H. americanus Charmantier et al. (1984a,c) ont montre que les Stades I-III presentent un meme type d’osrnoregulation: ils sont t&s legerement h~erosmo~onformate~s en eau de mer (EM) et en milieu dilue. Au Stade IV la rotation est du type precedent en EM mais en milieu dilue (500 mosm . kg- ‘) elle est hyperosmotique. 11en est de meme chez les juveniles (Charmantier et al., 1981, 1984b) et chez les adultes (Dal& 1970). D’autre part les juveniles de H. gammarus presentent le mbme type d’osmorigulation que l’espece precedente (Charmantier et al., 1984d). A quel moment du d~veloppement le type ~osmor~~lation adulte s’installe-t-ii chez H. gammarus? Pour repondre a cette question on a ttudie la regulation osmotique des Stades I-IV chez cette espece. L’adtnosine triphosphate activee par Na + et K + (ATPase Na + -K + ) a cStCd&rite par Skou (1957) au niveau des nerfs du crabe Carcinus; elle catalyse l’hydrolyse de la liaison phosphate terminale de I’ATP avec formation d’ADP, de phosphate inorganique, et liberation d’energie. Cette enzyme est abondante au niveau des membranes basolaterales des cellules Cpitheliales imphquees dans le transport actifdes ions Na + (Towle, 1984b; Towle & Kays, 1986). Chez les decapodes osmoregulateurs cette enzyme est fortement concentree darts les branchies posterieures et leur transfer-t en milieu dilut entraine une augmentation de l’activite enzymatique en m&me temps que s’intensifie le transport actif de Na’ . En general l’epithelium des branchies posterieures est epais et la membrane des cellules presente de nombreuses c&es apicales et de profondes invaginations latbobasales Ctroitement associees a une grande quantite de mitochondries. De telles structures sont gentralement considerees comme caracteristiques des cellules impliquees dans les transports ioniques (Berridge & Oschman, 1972). Les decapodes osmoconformes ont une activite enzymatique branchiale plus faible et uniformement repartie et en general leur passage en milieu dilue n’entraine pas d’augmentation de cette activite. Bien qu’actuellement de nombreuses questions restent postes quant au role exact joue par cette enzyme il est tres generalement admis qu’elle intervient directement dans le transport actif du sodium chez les Crustaces (Towle, 1981, 1984a,b). L’anhydrase carbonique a ete identiflee et isolee dans les am&es 30 (~eldrum & Roughton, 1933); elle catalyse l’hydratation du dioxyde de carbone et la deshydratation de l’ion bicarbonate. Chez certains decapodes osmoregulateurs elle est fortement concentree au niveau des branchies posterieures qui sont responsables des transports actifs, et son activite augmente lors du passage en milieu diluC. L’inhibition specilique de cette enzyme entraine une d~mution des capacites hype~~gulat~ces de ces ~imaux. Au contraire les decapodes osmoconformes ont une activite enzymatique branchiale nettement plus faible et qui reste constante Iors de leur passage en milieu dilue. Done la

DkVELOPPEMENT HOMARUS:

ATPase NA + -K' ,ANHYDRASE CARBONIQUE

251

distribution branchiale de cette enzyme et son augmentation d’activite en milieu dilue sont similaires A celle de SATPase Na + -K + . L’action de l’anhydrase carbonique sur le CO, respiratoire entraine la formation des ions H + et HCO; qui seraient Cchanges contre les ions Na’ et Cl- absorb& au niveau branchial a partir du milieu exterieur (Henry, 1984). Les travaux portant sur l’activite de ces enzymes au tours du developpement des crustacts sont peu nombreux. A notre connaissance seuls le nauplius d’Artemiu salinu (Conte, 1984), les dit%rents stades de l’oeuf en d~veloppement ainsi que les deux stades zoe de Callianassa jamaicense (Felder et al., 1986) ont et& ttudiee sous cet aspect. Comme les ions Na+ et Cl- interviennent de faGon preponderante dans l’etablissement de la pression osmotique, il nous a semblt interessant de mesurer l’activite de 1’ATPase Na + -K+ et de l’anhydrase carbonique chez les diRerents stades de H. gamma~s afin de pouvoir ~ventuellement mettre en correlation la r~~lation osmotique et ionique et l’activite de ces enzymes.

MATERIELS

ET TECHNIQUES

ANIMAUX

Les femelles graintes proviennent de l’bcloserie de H. gammants de l’apasub sit&e sur l’ile de Houat, Morbihan, France. Les larves et les postlarves sont Blevees au laboratoire en pots de Hughes (1974) de 40 1 en circuit ferme d’EM, a 19 “C, en photop~riode 12 L : 12 D et sont nourries par des artemies dtcongelees. Le temps de sejour des larves et postlarves en milieu dime (500 mosm * kg- ‘) est de 5 h. En effet des mesures prelimitmires ont montre que lors du transfert d’EM en milieu dilue les variations de pression osmotique de l’hemolymphe des Stades III-IV de H. gummarus sont semblables a celles de H. americanus. Chez cette demiere espece l’equilibre osmotique est atteint au bout de 2 h de transfer% pour le Stade III et au bout de 5-6 h pour Ie Stade IV (Whittier et al., 1984~). On a done choisi une duree de sejour en milieu dilue de 5 h qui permet un tres fort pourcentage de survie des Stades II-IV. Les animaux utilises se trouvent au Stade d’intermue C. Les Stades I-IV sont stpares les uns des autres par une mue. La selection du stade a BtCeffectute en prelevant les animaux en milieu de chaque stade. On a determine prealablement la duree des differents stades larvaires et postlarvaire a 20 “C; elle est de 2-3 jours pour le Stade I, 4-5 jours pour le Stade II, 5-6 jours pour le Stade III, 14-16 jours pour le Stade IV. MESURE DE PRESSION OSMOTIQUE

Les prelevements d’hemolymphe ont 6th pratiques sur les animaux prtalablement s&h&s au papier filtre, par insertion, darts le coeur dune micropipette en verre. Les mesures de pression osmotique ont et& realisees a l’aide d’un microosmometre Kalber (Kalber & Costlow, 1966) requerant 30-50 nl par mesure. Chaque serie de mesures

252

P. THUET ETAL.

effect&e au Kalber comporte la determination simuitanee de la pression osmotique de l’hemolymphe et du milieu d’elevage. De plus la pression osmotique du milieu a Cte controlee sur un osmometre Roebling. PREPARATION

D’lkHANTILLONS

POUR MESURES

ENZYMATIQUES

Aux Stades I-II les branchies sont trop petites pour pouvoir Ztre prelevees et on a done seulement &pare le cephalothorax de l’abdomen. A partir du Stade III branchies et pleopodes sont &parts. Pour les Stades I-II on a regroup6 6-10 larves pour une mesure, pour le Stade HI 12-15 animaux, et pour le Stade IV 8 postlarves. Le prelevement s’effectue dans le tampon glace et apres r&age l’homog~n~isation est rtalisee dans un appareil de Potter a piston en Teflon. AprCs reajustement de volume le broyat est centrifuge pendant 15 min a 500 x g et P 2 “C. Le surnageant est preleve et conserve dans la glace pilee. Les mesures d’activit& enzymatiques et le dosage des proteines sont effect& sur le surnageant. MESURE

D’ACTIVITG

D’ATPPSe

NA + -K +

La mesure de i’activite de l’enzyme est basee sur la determination indirecte de la production d’ADP par le systlme pyruvate kinase-lactate deshydrogtnase (Fritz & Hamrick, 1965, modifii: par Sal1 et al., 1975). L’activite ATPasique est calculee en mesurant la ~minution de l’absorbance a 340 nm, provoquee par l’oxydation du NADH,. Le milieu reactionnel, a la temperature de 37 oC comprend : 50 mmol * 1- ’ de tampon Tris (pH7,5), lOOmmol~l-’ Na+, 20mmol*l-’ K’, 3mmol*l-’ Mg2+, 3 mmol * 1- 1 ATP (adenosine 5’-t~phosphate), 0,5 mmol * 1- ’ EGTA (acide ethylene glycot tetraacetique), 0,23 mmol - I- ’ NADH (lil-nicotinamide ad&sine dinucleotide), 4 mmol . I-’ PEP (phosphoenolpyruvate), 5,5 U * ml- ’ PK (pyruvate kinase), 16,5 U *ml - ’ LDH (lactate deshydrogenase). Des mesures preliminaires ont montre que ces conditions permettent l’activation maximale de l’enzyme. L’activite de 1’ATPase (Na + -K + ) est obtenue en faisant la difference des activitbs mesurees en absence et en presence d’ouaba’me (1 mmol . l- “). Le milieu contenant de l’ouabdine (inhibiteur specifique de l’ATPase Na + -K + ) ne contient pas de K + . Les mesures sont effectuees apres 30 min d’incubation a 37 “C. Les activites sont exprimtes en I_IMd’ATP hydrolysees par heure et par mg de proteines. Les proteines sont dosees suivant la technique de Lowry et al. (1951), par reference a la serum albumine bovine cristallisee (Sigma). Pour Cviter Ies interferences dues aux ~oup~ents phenols nonprot~iques, les proteines sont precipitees prealablement au dosage par TCA (20%) et apres centrifugation le culot est redissous dans NaOH N. DOSAGE

D’ANHYDRASE

CARBONIQUE

La mesure de l’activite enzymatique du sumageant est effectute selon la technique d&rite par Maetz (1956) mais modifiee pour la mesure du CO,. Les milieux rtactionnels

Dl?VELOPPEMENT HOMARUS: ATPase NA+ -K+ , ANHYDRASE

253

CARBONIQUE

se composent d’une part de NaHCO, dissous dans la soude et d’autre part dun tampon phosphate mono et disodique de pH 6,83 contenant le surnageant. Au temps zero ces deux milieux sont inst~t~~ment mis en contact et ~goureusement brasses et le CO, degage par la decomposition de l’ion bicarbonate est mesure volumCtriquement par la technique de Gilson. Les Boles sont thermostatees a 5 “C, la difference des volumes de CO, degages en absence et en presence d’acetazolamide (1 mmol *1- ‘) est proportionnelle 8 l’activite. La quantitie de CO, degage est exprimee en mm3 de CO, degages par minute et par mg de prodines. Dans les memes conditions 1 U d’anhydrase carbonique Boehringer (erythrocyte bovin) d&gage par minute 346 mm3 de CO,. CALCULS STATISTIQUES

La m&ode utilisee est celle de l’analyse de variance. F* difference signilicative (P = 0,05); F** difference hautement si~~cative (P = 0,Ol); NS = difference nonsigniticative.

RBSULTATS RGGULATION OSMOTIQUE

EN EM ET EN MILIEU DILUl? DE STADES I-IV

Les resultats obtenus sont consignts dans le Tableau I. Les Stades I-III sont legbrement hyperosmoconformateurs en EM ainsi qu’en milieu dilue (500 mosm . kg- ‘). Au Stade IV le type de regulation est moditie, le regulation est toujours hyperosmoconformatrice en EM mais elle devient hyperosmotique en milieu dilue. TABLEAU I Gradient osmotique entre l’hemolymphe et le milieu chez les Stades I-IV. EM, 1084 mosm. kg- i; 500,500 mosm . kg- i. Le gradient osmotique entre Ph6molymphe et le milieu est exprime en mosm . kg-- ’ k intervalle de conflance (confidence interval). Entre parentheses, b nombre de mesures. Stades I EM 500

+13+6 (15) +19+_4 (10)

II +11+3 (15) +15*2 (10)

Comparaisons statistiques: Stades I-III: EM-500: difference nonsignificative. Stade IV: EM-500: F**.

III

IV

+llt6 (14) +15?,6 (15)

+ 17 + 10 (13) i-72& 13 (10)

P.

254

THUETET-AL.

ACTIVIT~SD’ATPaSe NA+ -K+ ET D’ANHYDRASE CARBONIQUE EN EM

ET EN

MILIEU DILUSi.

Stades I-II Les resultats sont regroup& dans le Tableau II. L’activite specitique de I’ATPase Na + -K + au Stade II ne differe pas significativement de celle du Stade I. D’autre part un skjour de 5 h en milieu dilue n’entraine pas de variation de i’activite enzymatique pour les larves du Stade II. TABLEAUII Activites de 1’ATPase Na + - K + et de l’anhydrase carbonique chez Ies larves I-II. Les valeurs indiquees sont les moyennes f erreur type (SE). Entre parentheses, le nombre de mesures. Ct, c~phalothorax; Ab, abdomen. ATPase Na’ - K’ (PM ATP.h-‘.mgP-I)

Anhydrase carbonique (mm’CO,.min-‘.mgP-‘) ..~ __ ct Ab

et

Ab

2,82 f 0,49 (3)

1,12 _+0,48 (3)

379 f 52 (3)

739 * 126 (3)

3,04 & 0,76 (3) 2,70 I 0,53 (3)

1,65 k 0,47 (3) 1,38 f 0,45 (3)

755 f 63 (3) 754 i: 141 (3)

1548 + 467 (3) 1908 + 324 (3)

Bade I

EM Stade II

EM 500

Comparaisons statistiques: ATPase Na ‘- - K + : CtI EM AbI EM Anhydrase carbonique: CtI EM AbI EM -

CtII EM: NS; CM1 EM - CtII 500:NS. AbII EM: NS; AbII EM - AbII 500: NS. CtII EM: F*; C.tII EM - CtII 500: NS. AbII EM: NS; AbII EM - AbII 500: r~.

L’activite specifique de l’anhydrase carbonique du cephalothorax au Stade II est significativement plus Blevie qu’au Stade I et l’abdomen presente une tendance analogue. D’autre part pour le Stade II un sejour de 5 h en milieu dilue n’entraine pas de variation d’activite. Stades III-IV La taille des Stades III-IV a permis de prelever separemment les branchies et les pleopodes. Pour chaque lot on aura done, les branchies, les pltopodes, le cephalothorax avec ses appendices et l’abdomen. Pour le stade III on a regroup6 12-15 Iarves par mesure et pour le stade IV 8-10 posthtrves. Les resuhats obtenus sont cons&r&s dans la Fig. 1 et le Tableau III.

DeVELOPPEMENT

HOMARUS:

ATPase

NA + -K + , ANHYDRASE

CARBONIQUE

255

A TPase Na + -K + (Fig. 1)

En EM l’activite sptcitique de l’enzyme ne presente pas de difference significative entre les Stades III-IV. De m&me le transfert en milieu dilue des larves III n’entraine pas de variation significative d’activite. Par contre pour le Stade IV, le mCme transfert

I

ATPase

Br

No+-K+

Pl

Ct

Ab

Br

Pt

Ct

Ab

Fig. 1. ActivitC de 1’ATPase Na + - K’ des larves III-IV en EM et aprbs un transfert de 5 hen milieu diluC (500 mosm. kg ‘). La colonne reprbsente la moyenne et la barre l’erreur type (SE). Le nombre de mesures est de 3 ou 4. Br, branchies; Pl, pl&opodes; Ct, cCphaIothorax; Ab, abdomen.

entraine une forte augmentation de l’activite de l’enzyme au niveau des branchies, des pltopodes, de l’abdomen et dans une moindre mesure au niveau du cephalothorax (les activites sont significativement differentes au seuil de 5% pour le cephalothorax et de 1% pour les autres regions du corps). En milieu dilue le rapport des activites enzymatiques Stade IV/Stade III est de 4,6 pour les branchies, 17,2 pour les pltopodes, 6,7 pour l’abdomen, et 2,9 pour le cephalothorax. Anhydrase carbonique (Tableau III)

Au Stade III l’activite des pleopodes est t&s nettement superieure a celle des autres regions du corps. En EM les activites specifiques des pleopodes, du cephalothorax, et de l’abdomen du Stade IV ne different pas signiticativement de celles mesurees au Stade III. Par contre au niveau des branchies l’activite au Stade IV est signiticativement

256

P. THUET ETAL.

plus Clevee qu’au Stade III. Un transfert de 5 h en milieu dilue des larves III n’entraine pas de variation sauf pour l’abdomen oti l’on constate une augmentation signiticative. Pour les postlarves IV ce type de transfer? a des effets variables. En conclusion l’activitt des branchies des postlarves en milieu dilue est nettement plus ClevCe que celle des larves III alors que pour le cephalothorax, I’abdomen, et les pleopodes il n’y a pas de difference signilicative.

TABLEAUIII Activitt de l’anhydrase carbonique des Stades III-IV. Les valeurs indiqutes sont les moyennes + erreur type (SE). Entre parentheses, le nombre de mesures. Br, branchies; PI, plbopodes; Ct, cephalothorax; Ab, abdomen. Anhydrase carbonique (mm3 CO,.min-‘.mgP-‘) Br

Pl

ct

Ab

5168 f 2120 (3) 3587 + 100 (3)

26518 f 3468 (3) 22341 k 5590 (3)

982 k 244 (3) 1355 f 26 (3)

2464 f 273 (3) 5879 & 1491 (3)

14269 + 1490 (4) 9442 +_1310 (3)

19675 + 4150 (4) 17032 +_3330 (3)

531 + 120 (3) 2116 k 547 (3)

4085 f 693 (4) 4508 + 626 (3)

Bade III

EM 500 Stade IV EM 500

Comparaisons statitiques: Br, Pl, Ct III EM - III 500: NS; Ab III EM - III 500: F*. PI, Ab IV EM - IV 500: NS; Ct IV EM - IV 500: F**. PI, Ct, Ab III EM - IV EM: NS; Br III EM - IV EM: F**. Pl, Ct, Ab III 500 - IV 500: NS; Br III 500-IV 500: F*.

DISCUSSION

Les resultats consignes dans le Tableau I montrent que la regulation de la pression osmotique des Stades I-III est legerement hyperosmoconforme en EM et en milieu dilue. La regulation hyperosmotique en milieu dilue n’apparait qu’au Stade IV. Les larves et les postlarves de H. gammarus presentent done le m@metype de regulation que H. americanus (Charmantier et al., 1984a,c) et pour les deux especes l’hyperregulation en milieu dilue apparait au Stade IV et se maintient chez les juveniles (Charmantier et al., 1981, 1984 b,d). L’activitt branchiale de l’anhydrase carbonique des postlarves en EM et en milieu dilue est nettement plus ClevCequ’au Stade III alors que pour les autres regions il n’y

DkVELOPPEMENT

HOMARUS:

ATPase NA+-K’

, ANHYDRASE

CARBONIQUE

251

a pas de difference signiticative. 11se pourrait done que l’enzyme localisee a ce niveau intervienne dans la regulation hyperosmotique en milieu dilue qui apparait au Stade IV. Pour 1’ATPase Na + -K + , le fait essentiel qui ressort, des resultats exposes ci-dessus est une augmentation importante d’activite chez les postlarves IV apres un transfer? de 5 h en milieu dilue alors que ce mCme transfert effect& chez les larves III n’entraine aucune augmentation d’activite. Chez divers crustaces transferes en miiieu dilue on a constate une augmentation d’activite de I’ATPase Na + -K +. Cette au~entation est soit progressive et elle met alors plusieurs jours pour &i-e signiticative, soit rapide et se manifeste alors a son intensite maximale au bout de quelques heures. Ainsi les crabes Carcinus maenas (Siebers et al., 1983) Ucapugilator(Grazynski et al., 1979; D’Orazio & Holliday, 1985) Uca pugnax (Holliday, 1985), Uca tang& (Drews, 1983), Callinectes sap&s (Neufeld et al., 1980; Almeida, 1985) presentent une au~entation progressive d’activite qui atteint en g&&al son maximum au bout dune a 2 semaines alors que le reajustement osmotique resultant du transfert atteint son niveau d’equilibre au bout de 12-14 h. Comme la major& des constituants membranaires est renouvelte avec une demi-vie moyenne de I’ordre de quelques jours (Siekevitz, 1972), cette augmentation progressive d’activite a 6th interpretee comme resultant dune synthese de novo de molecules d’ATPase Na’ -K + . D’ailleurs Hossler et al. (1978 a,b) ont montre a l’aide d3Houabame, une augmentation du nombre de sites de fixation au niveau de la glande a se1 du canard soumis a un stress salin. 11en est de m&me pour les branchies du teleosteen .MugiZcephalus soumis a des variations de salinite du milieu (Hossler et al., 1979). D’autre part chez Cailinectes transfere en milieu dilue Copeland & Fitzjarrel(1968) ont observe au niveau des lamelles br~chiaies, un d~veloppement considerable de la surface occupee par des cellules prbentant l’ultrastructure caracttristique des cellules impliquees dans les transports ioniques. Apres une adaptation de 10 jours au milieu dilue Neufeld et al. (1980) constatent chez ce m&me crustace, au niveau des lamelles branchiales, une augmentation importante de la zone riche en ATPase Na + -K+ . Ces differents faits semblent conforter I’idee dune synthese enzymatique ~~semblablement accompagnte dune r~org~isation de ~~pith~~urn par m~tipl~cation des cellules sptciah&es dans les transports ioniques. Les branchies des teleosteens presentent des ph.&nom&es analogues lors de l’adaptation de ces poissons a l’eau de mer (Bornancin & De Renzis, 1972; Sargent & Thomson, 1974; Karnaky et al., 1976; Thomson & Sargent, 1977). Mais au contraire Towle et al. (1976) montrent chez CaZZ~nectes sapidus transfere en milieu dilue une augmentation significative de l’activite enzymatique branchiale au bout de 2,5 h. Ce resultat differe de ceux trouves par Neufeld et al. (1980) et Almeida (1985) chez ce mdme animal. Chez l’anomoure CZibanarius vittatus tranfere en milieu dilut l’activite de l’enzyme augmente significativement en 1 h, est maximale au bout de 3 h et elle diminue ensuite pour se stabihser au bout de 12 h au niveau correspondant au milieu dilue (Sabourin & Saintsing, 1980). Le crabe Carcinus maenas immerge pendant .3h dans un milieu dilue contenant de la thionine presente une forte augmentation de

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P. THUET ETAL.

l’activitt enzymatique au niveau des branchies (MC Williams, 1975, cite par Lockwood, 1977). Au contraire Siebers et al. (1983) montrent que ce crabe presente une augmentation d’activite progressive. Se basant sur ces resultats app~emment contradictoires Towle (198 1, 1984a) suggere la coexistence de deux mecanismes de controle de l’activitt enzymatique: le premier a action rapide serait un mecanisme d’activation de I’enzyme presente, le second un mecanisme a action plus lente qui necessiterait la synthese de nouvelles molecules d’enzyme. D’aprbs Towle (198 1) l’activation entraine une augmentation de l’activite cat~~ique de l’enzyme sans changer le nombre de molCcules d’enzyme present dans les membranes. Ceci implique l’existence de molecules d’ATPase Na’ -K + inactives. Au niveau des branchies du tdleosteen Fundulus heteroclitus l’emploi de detergent (dboxycholate de sodium) en faible concentration entraine le demasquage de nouveaux sites de fixation de 3H-ouaba&re qui normalement sont ind~tectables (Towie, 1977). Ces sites devenus fonctionnels expliquer~ent l’augmentation de l’activite enzymatique. L’action du detergent suggere que le dtmasquage des sites actifs serait du a des modifications de l’environnement lipidique de 1’ATPase Na + -K + . Comme les postlarves IV de homard presentent une forte augmentation d’activite de 1’ATPase Na + -K+ 5 h apres le transfert il est vraisemblable qu’il s’agit ici dun ph~nom~ne d’activation. Divers auteurs ont montre faction de facteurs neurosecr~toires sur les echanges d’eau et d’ions entre l’hemolymphe et le milieu exterieur (Bliss et al., 1966; Ehrenfeld & Isaia, 1974; Kamemoto, 1976; Davis & Hagardorn, 1982). Le systeme neurosecretoire agit tgalement sur l’activitt de 1’ATPase Na’ -K + . Ainsi Kamemoto 8z Tullis (1972) notent que la ligature des ptdoncules oculaires entrame la diminution de l’activite enzymatique des branchies du crabe ~eto~grapsa~ messor adapte au milieu dilue alors que l’injection de broyats de cerveau la restaure. Ces memes auteurs montrent que chez l’ecrevisse Procambarms clarkii l’epedonculation provoque au niveau des organes excrtteurs une diminution d’activite et que l’injection de broyats de pedoncules oculaires l’augmente alors que l’injection de broyats de cerveau la diminue. Chez Cai~i~ectes sapidu~ se trouvant en EM, ~injection ~h~rnol~phe provenant d’animaux adapt&s a un milieu dilue en&&e au bout de 20 min une augmentation signiticative de 1’ATPase Na’ -K + branchiale (Savage & Robinson, 1983). Ces auteurs interpretent ce fait comme resultant de faction d’un facteur sanguin qui pourrait provenir des pedoncules oculaires ou du ganglion thoracique. Chez H. arner~ca~u~et H. gamma~~ la regulation osmotique et ionique de type adulte (hype~~gulation en milieu dilue) s’installe au Stade IV. Ch~m~tier et al. (1981, 1984a,c) ont montre que l’ablation bilaterale des pedoncules oculaires (PO) chez les larves III de W. americanus n’entraine pas de modification des capacitts osmoregulatrices. Par contre cette ablation pratiquee au Stade IV entraine la perte de l’hyperregulation en milieu dilue. De plus lareimplantation de 2 PO en Stade IV chez les postlarves IV ~p~doncul~es, restaure la regulation de type adulte. Ces auteurs en concluent que la regulation osmotique et ionique se trouve sous le controle d’un ou de plusieurs facteurs neuroendocrines qui pourraient etre synthetises au niveau du cerveau et lib&s dans

DkVELOPPEMENT

HOMARVS:

ATPase NA’-K’,

ANHYDRASE CARBONIQUE

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l’hemolymphe au niveau de la glande du sinus selon l’hypothese formulee par Kamemoto et al. (1966) et Kamemoto (1976). Si on admet que 1’ATPase Na’ -K + intervient dam la regulation osmotique, l’activation simultanee de cette enzyme au niveau des differentes regions des postlarves IV (Fig. 1) suggere a la lumiere des resultats cites ci-dessus, l’hypothese que cette activation pourrait stre due a un facteur lib& dans l’hemolymphe au niveau des pedoncules oculaires. Chez les crustaces les branchies constituent le site majeur des Cchanges d’eau et d’ions entre l’htmolymphe et le milieu exterieur (Thuet, 1979-80). L’activation de 1’ATPase Na’ -K+ situee dam les membranes laterobasales des cellules branchiales pourrait done entrainer l’apparition ou l’augmentation du flux entrant actif de sodium et expliquer tout au moins partiellement l’hyperregulation en milieu dilut. En effet Charmantier et al. (198 1, 1984a,c) ont montre que les Stades IV presentent une hyperregulation de l’ion Na + . Ceci bien entendu n’exclut pas l’action Cventuelle de l’anhydrase carbonique ainsi que celle d’autres mecanismes regulateurs qui pourraient eux-aussi Ctre mis en jeu: modification des permeabilites branchiales a l’eau et aux ions, modulation du fonctionnement des organes excreteurs et des &changes d’eau et d’ions au niveau du tube digestif. D’autre part chez les postlarves IV Cpedonculees de H. americanus, l’implantation de 2 PO en Stade III ne provoque pas le retour des capacites hyperregulatrices. Charmantier et al. (1981, 1984a,c) en concluent que, a la difference des PO en Stade III les PO, en Stade IV liberent un facteur qui induit l’hyperregulation. Enfin l’implantation de PO en Stade IV a des larves III intactes ne change pas la regulation de ces dernieres. Ceci suggere qu’au Stade III les organes effecteurs ne sont pas encore fonctionnels. 11faut done une sorte de maturation au niveau du systbme neurosecretoire et au niveau des organes effecteurs pour qu’il y ait hyperregulation en milieu dilue. Comme dam les Clevages effectds au laboratoire les milieux des Stades III en IV sont separes par un intervalle de 8-10 jours, il est possible d’emettre l’hypothese que la maturation au niveau des organes effecteurs serait due a une synthese de molecules d’ATPase Na + -K + et d’anhydrase carbonique. 11serait d’autre part interessant de connaitre l’etat de maturation du systeme neuroscretoire et dans ce but l’etude ultrastructural de la glande du sinus a tte entreprise dans le laboratoire. RGFBRENCES ALMEIDA, A. F., 1985. Characterizing osmotically-induced Na, K-ATPase from Cullinectes sapidus. Comp. Biochem. Physiol., Vol. 82A, pp. 189-192. BERRIDGE, M. J. & J. L. OSCHMAN, 1972. Transporting epithelia. Academic Press, New York, New York, 91 PP. BLISS, D. E., S. M. E. WANG & E. A. MARTINEZ, 1966. Water balance in the land crab, Gecarcinus later&s, during the intermolt cycle. Am. Zool., Vol. 6, pp. 197-212. BORNANCIN, M. & G. DE RENZIS, 1972. Evolution of the branchial sodium outflux and its components, especially the Na/K exchange and the Na-K dependent ATPase activity during adaptation to sea water in Anguilla anguilla. Camp. Biochem. Physol., Vol. 43A, pp. 577-591. CHARMANTIER, G., M. CHARMANTIER-DAURES & D.E. AIKEN, 1981. Controle neuroendocrine de la regulation osmotique chez les juveniles et les larves de Homarus americanus H. Milne-Edwards, 1837. C. R. Acud. Sci. Ser. C., Vol. 293, pp. 831-834.

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ATPase

NA + -K' ,ANHYDRASE CARBONIQUE

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