Study of the relationships between membrane lipid compositions and cell functions: Case of hemocytes of bivalves affected by disseminated neoplasia
Etude des relations entre compositions membranaires lipidiques et fonctions cellulaires : Cas des hémocytes de bivalves atteints de neoplasie disséminée
Résumé
The aim of the works presented in this PhD thesis was to evidence structure-functional characteristics of a precise cell type, bivalve hemocytes. Analytical tools such as high performance liquid chromatography (HPLC) and gas chromatography (GC) allowed an in-depth investigation of membrane lipid components. Detailed composition of phospholipid classes and subclasses and their respective specific fatty acid composition were evidenced. Moreover, use of flow cytometry allowed characterizing some hemocyte cell functions and ploidy. Membrane lipid composition of hemocytes was finely characterized in four bivalve species; the Pacific oyster Crassostrea gigas, the Manila clam, Ruditapes philippinarum, the edible cockle Cerastoderma edule and the soft-shell clam Mya arenaria. Among the main lipid particularities, a high content of plasmalogen enriched in non-methylene interrupted (NMI) fatty acids and in 20:1n-11 was evidenced for the first time in hemocytes. These fatty acids present the particularity to be biosynthesized de novo in marine bivalves. Hemocyte membranes were also found to be very rich in ceramide aminoethylphosphonate (CAEP) and in sterols. The second step consisted in the study of the modifications of membrane lipid composition and cell functions potentially induced by disseminated neoplasia, in order to emerge structuro-functional links at the membrane level. For this purpose, circulating cells originating from healthy animals and from animals affected by disseminated neoplasia were compared in cockle from Arcachon Bay and in soft-shell clam from Prince-Edward-Island (Canada). In the case of cockles, a highly lower proportion of plasmalogen-NMI FA molecular species was observed in neoplastic cell membranes. This observation was associated to a lower phagocytic activity and a subcellular origin of reactive oxygen species (ROS) different. In soft-shell clams, a lower proportion of plasmalogen phosphatidylserine-20:1n-11 molecular species was associated to a lower phagocytic activity in circulating cells of animals affected by disseminated neoplasia. Characteristics of disseminated neoplasia affecting cockles from Arcachon Bay appeared very different from the ones observed in soft-shell clam from Prince-Edward-Island, concerning particularly the ploidy of neoplastic cells but also their proliferation and the prevalence of the different development stages of the disease. A different progression of the pathology was suggested. These This could explain the observed differences in membrane lipid structure alterations of neoplastic cells between the two species.
L'objectif de cette thèse était de mettre en évidence les caractéristiques structuro-fonctionnelles d'un type cellulaire précis, les hémocytes de bivalves. Les outils analytiques tels que la chromatographie liquide haute performance (CLHP) et la chromatographie en phase gazeuse (CPG) ont permis une investigation approfondie des composants lipidiques membranaires. La composition détaillée des classes et sous-classes de phospholipides ainsi que les spécificités de leur composition individuelles en acides gras ont été mises en évidence. De plus, l'utilisation de la cytométrie en flux a permis de caractériser un certain nombre de fonctions hémocytaires ainsi que la ploïdie des hémocytes. La composition lipidique des membranes d'hémocytes chez quatre espèces de bivalves ; l'huître creuse Crassostrea gigas, la palourde Japonaise, Ruditapes philippinarum, la coque Cerastoderma edule et la mye Mya arenaria a été finement caractérisée. Parmi les particularités principales, une forte teneur en plasmalogènes enrichis en acides gras " non methylene interrupted " (NMI) et en 20:1n-11 a été mise en évidence pour la première fois dans des hémocytes. Ces acides gras présentent la particularité d'être biosynthétisés de novo par les bivalves marins. Les membranes des hémocytes sont également très riches en céramide aminoéthylphosphonate (CAEP) et en stérols. La seconde étape a consisté à étudier les modifications des compositions lipidiques membranaires et des fonctions cellulaires potentiellement induites par la néoplasie disséminée, afin de dégager des liens structuro-fonctionnels au niveau membranaire. Pour ce faire, les cellules circulantes provenant d'animaux sains et d'animaux atteints par la néoplasie disséminée ont été comparées chez la coque du Bassin d'Arcachon et la mye de l'Ile du prince Edouard (Canada). Dans le cas des coques, une proportion beaucoup plus faible d'espèces moléculaires plasmalogènes-acides gras NMI a été observée dans les membranes des cellules néoplasiques. Cette observation était associée à une activité phagocytaire plus faible et à une origine subcellulaire d'espèces réactives de l'oxygène (ERO) différente. Chez les myes, une plus faible proportion de l'espèce moléculaire phosphatidylsérine plasmalogène-20 :1n-11 associée une plus faible activité phagocytaire a été détectée dans les cellules circulantes des animaux affectés par la néoplasie disséminée. Les caractéristiques de la néoplasie disséminée chez la coque du Bassin d'Arcachon sont apparues très différentes de celles observées chez la mye de l'Ile du Prince Edouard, notamment au niveau de la ploïdie des cellules néoplasiques mais aussi de la prolifération cellulaire et de la prévalence des différents stades de développement de la maladie. Une progression différente de cette pathologie entre les deux espèces a été suggérée. Ceci pourrait expliquer les différences d'altérations des structures lipidiques membranaires des cellules néoplasiques entre ces deux espèces.
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