Evolution of respiratory adaptation in deep-sea hydrothermal vent Polynoidae
Evolution des adaptations respiratoires des Polynoidae des sources hydrothermales profondes
Résumé
The Polynoidae (polychaeteous annelids) are found in all marine environments: in polar, temperate and tropical environments, and in coast areas, as well as in the great abyssal depths, including at deep hydrothermal vents and cold seeps. This diversity of habitats and the great number of specie represent a very good opportunity for comparative approaches to study adaptation in a controlled phylogenetic context. If all known species possess neuroglobin, only hydrothermal ones have hemoglobin circulating freely within their coelomic fluid. These hemoglobins exhibit a diversity of structures (tetradomaine or single-domain subunits) and a diversity of properties. The hemoglobins possess a high affinity for oxygen, which allows polynoids to extract oxygen from the environment, even when environmental concentrations are very low. This capacity allows hydrothermal vent species to maintain a stable oxygen consumption rate at low environmental concentrations (oxyregulators) while littoral species are oxyconformers. The presence of hemoglobin also represents an oxygen storage allowing the polynoids to withstand periods of anoxia experienced near deep-sea hydrothermal vents. They also likely play a role in the physiological temperature tolerance of hydrothermal species by allowing sufficient oxygen supply to meet the temperature-related increase in metabolism.
Les Polynoidae (annélides polychètes) sont présents dans tous les environnements marins : dans les milieux polaires, tempérés et tropicaux et sur le littoral, aussi bien que dans les grandes profondeurs abyssales, ou au niveau des sources hydrothermales profondes et des suintements froids. Cette diversité d’habitats et le grand nombre d’espèces font de cette famille un bon candidat pour des approches comparatives d’étude de l’adaptation dans un contexte phylogénétique contrôlé. Si toutes les espèces connues possèdent de la neuroglobine, seules les espèces hydrothermales possèdent de l’hémoglobine circulant librement au sein de leur liquide cœlomique. Ces hémoglobines présentent une diversité de structures (sous-unités tétradomaines ou simple-domaines, monomériques ou multimériques) et de propriétés fonctionnelles. Leurs hémoglobines possèdent une forte affinité pour l’oxygène permettant aux Polynoidae hydrothermaux d’extraire l’oxygène dans leur milieu, même à de très faibles concentrations. Cette capacité permet aux espèces hydrothermales de maintenir leur consommation d’oxygène stable à faible concentration d’oxygène environnemental (oxyrégulateurs), alors que les espèces littorales sont des oxyconformeurs. La présence d’hémoglobine représente aussi une réserve d’oxygène permettant de résister aux périodes d’anoxie que peuvent rencontrer les Polynoidae près des sources hydrothermales profondes. Elles jouent également très probablement un rôle dans la tolérance physiologique à la température dont sont capables les espèces hydrothermales en permettant de maintenir un apport suffisant d’oxygène pour suivre l’augmentation du métabolisme lié à la température.