Source : Jeulin

Présentation :                              0,5mm

Symsagittifera roscoffensis est un ver plat photosymbiotique, ce n’est pas un planaire (plathelminthe), ce n’est pas un nématode, c’est un acoele.

Les acoeles n’ont pas de tube digestif. Il y a une ouverture (« bouche ») ventrale qui donne accès à un tissu (syncytium digestif) par lequel les algues sont ingérées (et non digérées puisqu’elles « migrent » sous l’épiderme de l’animal). L’animal vit sur la zone de l’estran sableuse: il s’enfouit à marée haute pour éviter l’effet dispersif des algues et ressort à marée basse et reste dans un film d’eau (ou des flaques) des zones de résurgences et d’écolement (comportement qui permet d’exposer ses partenaires photosymbiotiques pour maximiser la photosynthèse).

Le ver de Roscoff (Symsagittifera roscoffensis) est fréquent sur les plages de la côte atlantique. Ce ver a la particularité de réaliser la totalité de son cycle de développement sans jamais consommer de matière organique. Cette autotrophie est due à une association symbiotique spécifique avec l’algue marine photosynthétique Tetraselmis convolutae. Si ce partenariat est obligatoire pour le ver qui ne peut vivre sans l’algue, en revanche on trouve Tetraselmis convolutae libre en milieu marin sans que le ver soit présent. Le terme de symbiose est donc à prendre ici dans son acception la plus large : Les deux espèces vivent ensemble de façon durable et intime. Le bénéfice de l’association est évident pour le ver, mais aucune étude n’a pu démontrer aujourd’hui qu’il existe un bénéfice pour l’algue. La mise en place de cette symbiose correspond peut être simplement à une séquestration de l’algue par le ver.
L’algue pénètre dans le corps du ver à un stade juvénile par un orifice appelé "bouche". Une fois installée dans l’organisme animal, le phénotype de l’algue se modifie. Elle perd sa paroi et ses flagelles et prend l’aspect d’un protoplaste délimité par sa seule membrane plasmique. L’algue se multiplie alors dans l’organisme du ver et y réalise la photosynthèse.

Suggestions de travaux pratiques :

C’est un ver à tout faire.

 Influence de l’environnement sur le fonctionnement de la cellule :

Spécificité de la photosymbiose et l’importance de l’algue : Afin de démontrer (ou faire démontrer/deviner) qu’il n’y a que Tetraselmis convolutae qui est le partenaire symbiotique de S. roscoffensis il faut mettre en contact les juvéniles non-symbiotiques avec chacune des algues : la mise en place de la symbiose s’observe entre 24 et 48 heures : quelques cellules vertes sont observables à la loupe binoculaire. En contact avec d'autres algues la photosymbiose ne se fait pas : On observerait la mort des juvéniles au bout d’une 15aine de jours. Il est conseillé de réaliser un témoin sans algue. Cela montrera que l’algue vit sans le ver et que c’est seulement pour le ver que ce partenariat est obligatoire.

Diversification génétique et diversification des êtres vivants :

L’écrasement entre lame et lamelle des adultes permet de libérer des algues symbiotiques : on peut donc comparer des algues cultivées à des algues symbiotiques : les Différences morphologiques expliquent pourquoi les premiers zoologistes qui ont décrit Roscoffensis ne comprenaient pas l’origine des cellules vertes dans le ver (avant d’arriver à cultiver des algues libres à partir des algues symbiotiques libérées)

L’objectif de la manipulation pour l’élève est ici de mettre en évidence que l’autotrophie de Symsagittifera roscoffensis résulte de cette association spécifique avec Tetraselmis convolutae.

Les relations entre organisation et mode de vie, résultat de l'évolution :

Entrainez-vous à trouver la "tête" et l'extrémité postérieure : la tête se trouve du côté du sens "de la marche avant".

Vous y trouverez le statocyste flanqué par deux "tâches" brunes situées à égale distance qui sont des photorécepteurs (= équivalent œil).

Vous verrez surtout un nombre important de corpuscules verts = les micro-algues.

Il y a alors là la possibilité d’introduire la notion de multicellularité (versus unicellularité des micro-algues) qui a émergée plusieurs fois et indépendamment au cours de l’évolution. Cela permet également de montrer l’arbre des eucaryotes et d’introduire l’émergence et la diversité des eucaryotes, puis d’introduire les endosymbioses (et l’acquisition de la photosynthèse).

Géotropisme :

Observation des mouvements des adultes (horizontaux et verticaux) :

Pour les mouvements verticaux placez en quelques-uns dans un des tubes de 50 ml placé à l'horizontal puis après dispersion des animaux placez le tube à la verticale : observez le mouvement vers le bas. Au microscope, vous verrez une structure centrale sphérique (le statocyste) dans la partie antérieure (la tête) : c'est l'équivalent des otolithes de notre oreille interne pour la perception de la "gravité".

Le mouvement vertical vers le bas (et vers le haut) mime le mouvement des animaux qui se réfugient dans le sable à marée haute pour éviter l'effet dispersif des vagues. Ils remontent à marée basse dans les écoulements d'eau de mer, au soleil pour s'exposer au soleil et favoriser la photosynthèse de leur partenaire photosymbiotique : on peut introduire ainsi le rythme des marées (rythmes circatidaux) et expliquer le mécanisme lunaire qui intervient sur les mouvements d’eau de la zone de balancement des marées toutes les 6 heures.

Le phototropisme (positif) :

Les vers adultes et juvéniles non-symbiotiques sont attirés vers la source de lumière. C’est une adaptation comportementale pour maximiser la photosynthèse des algues et donc le relargage des photosynthétats pour l'animal – C'EST UNE SYMBIOSE OBLIGATOIRE : LE VER MEURE SANS SES ALGUES : notez la décoloration si vous placez plusieurs jours des vers dans le noir)

Photosynthèse :

TP avec l’Exao.

En plaçant des vers dans le bioréacteur d’un système EXAO, il est possible d’illustrer des séquences obscurité-lumière où l’on suit l'évolution des concentrations d'O2 et de CO2 dissous. Ces expériences permettent de montrer le paradoxe d’un animal photosynthétique et de s’interroger sur l’origine de l’activité photosynthétique. Il est fortement recommandé de commencer l’expérience par une phase sombre d’une 15aine de minutes.

On mesure ensuite l'évolution de la concentration en dioxygène dans une suspension contenant des individus adultes photosymbiotes puis des micro-algues. Placer pour cela 5 mL d'eau de mer contenant une trentaine de vers. L'agitation doit être réglée au minimum, voir éteinte pour éviter d’écraser les vers.

Utiliser un luxmètre afin de pouvoir afficher les périodes d'obscurité et d'éclairement. L'utilisation d'un thermomètre permet de s'assurer de l'absence de grandes variations de la température au sein des suspensions de vers comme de microalgues.

Parallèlement, on peut observer ces mêmes microalgues seules au microscope, à un grossissement important toutefois.

·       Résultats :

 À l'obscurité, les vers adultes photosymbiotes consomment du dioxygène : c'est la respiration. À la lumière en revanche, ces mêmes individus produisent davantage de dioxygène qu'ils n'en consomment : c'est la photosynthèse. De nouveau à l'obscurité, la production de dioxygène n'a plus lieu, la concentration de ce dernier diminuant même légèrement.

Dans des conditions similaires, on montre que des microalgues Tetraselmis convolutae seules en suspension produisent du dioxygène lorsqu'elles sont éclairées, tandis qu'elles en consomment une fois placées à l'obscurité.

D'autres mesures réalisées avec des juvéniles non symbiotiques montrent que la production de dioxygène ne se fait pas, même si ces individus sont éclairés.

Le Ver de Roscoff illustre le fait que la biodiversité actuelle est le résultat de l'évolution. Cette dernière peut se traduire par l'association d'organismes différents. Dans le cas de cet animal, la présence de microalgues en son sein est à l'origine de son activité photosynthétique.

Chromatographie et Spectrométrie : comment expliquer la couleur verte du ver ?

Comparer des chromatographes d’algues, de vers broyés et de feuilles de plantes terrestres : ça peut être une stratégie pour montrer la présence de pigments similaires chez les algues et les plantes terrestres ... présents chez l’animal.