Respiratory adaptations in invertebrates living around deep-sea hydrothermal vents

En 1993, j'obtenais un poste de Maître de Conférences à Roscoff et, début 1994, suite à la nomination d'André Toulmond au poste de Directeur de l'Observatoire Océanologique de Roscoff, celui-ci me confiait la responsabilité de l'équipe de recherche d'Ecophysiologie. Issue du rapprochement d’un groupe de phycologie benthique et d’un groupe de physiologie comparée, cette équipe est structurée autour d'une thématique commune, l’étude des mécanismes d’échange de métabolites et de leurs adaptations. Ainsi, nos études portent sur des organismes vivant dans des milieux marins particulièrement contraignants, la zone intertidale en régime mégatidal et les sources hydrothermales profondes, et nous nous intéressons à des fonctions diverses, respiration et excrétion chez les animaux, respiration et photosynthèse chez les végétaux. Mais, au-delà de cette diversité de modèles et de milieux d'étude, nous partageons surtout une approche comparative et intégrée. Comparative, car les problèmes biologiques que nous cherchons à comprendre sont étudiés en utilisant la variété des réponses offertes par les différentes espèces modèles que nous sélectionnons. Et intégrée car dans l'étude d'un problème donné nous nous efforçons d'aborder différentes échelles d’organisation biologique. Le pivot central, à la fois point de départ et objectif ultime, c'est la compréhension du fonctionnement de l'organisme dans son milieu, véritable définition de l'écophysiologie. Mais pour arriver à cette compréhension nous nous efforçons de décortiquer les mécanismes sous-jacents, jusqu'à l'échelle moléculaire si cela s'avère possible et nécessaire, en essayant de dégager des processus généraux à partir des relations structure-fontion particulières que nous sommes amenés à décrire. Enfin, plus récemment, nous nous sommes intéressés à la dimension évolutive de ces problèmes en travaillant à l'échelle de la population ou de l'espèce, analysant notamment nos résultats en termes de phylogénie. La double signification du terme adaptation prend alors tout son sens, à la fois processus physiologique permettant à un organisme de moduler les propriétés de tel ou tel système de façon à s'accommoder des variations du milieu dans lequel il vit, mais également le résultat d'un processus évolutif associant mutations et sélection naturelle et ayant abouti à l'espèce considérée. Dans l'un ou l'autre cas, je suis persuadé que l'approche comparative peut se révéler extrêmement fructueuse, surtout lorsque l’on s’intéresse à des milieux « extrêmes » dans lesquels les adaptations, qu’elles soit physiologiques ou évolutives, sont exacerbées. Cette démarche se rapproche de celle, courante dans le domaine de la recherche médicale, qui consiste à étudier des cas pathologiques (donc « anormaux ») pour en inférer des règles physiologiques « normales ».Naturellement, une telle approche, aussi transversale, réclame un éventail de techniques très large qui dépasse largement les capacités d'un seul individu. La constitution d'une équipe de recherche polyvalente prend alors tout son sens et, à la suite d'André Toulmond, je m'efforce de maintenir et de développer ce potentiel au sein de l'équipe d'Ecophysiologie. Celle-ci réunit ainsi des collaborateurs aux compétences diverses ce qui nous permet de maitriser un certain nombre des techniques nécessaires à la réalisation des projets abordés : anatomie et histologie (techniques de microscopie), biochimie fonctionnelle et structurale (enzymologie, spectroscopie), biologie moléculaire (séquençage, phylogénie), etc. Mais il n'en demeure pas moins essentiel de nous appuyer sur des collaborations scientifiques nationales et internationales. D'une part avec des équipes ayant une vision plus large, plus écologique, des milieux que nous étudions tout en nous offrant un accès privilégié aux campagnes océanographiques . D’autre part, avec des équipes ayant une approche plus pointue, plus biophysique, et maîtrisant parfaitement l'une ou l'autre des techniques qui nous sont nécessaires .Dans le texte qui suit, j'essaierai d'illustrer les deux approches évoquées ci-dessus, en me limitant à deux grands projets dans lesquels je suis plus particulièrement impliqué : •l'approche intégrée pour comprendre les mécanismes de transport du dioxyde de carbone et de l'hydrogène sulfuré chez le vestimentifère Riftia pachyptila;•l'approche comparative de l'équilibre acide-base et du transport de l'oxygène chez les crustacés hydrothermaux. A la suite de chacune des présentations rédigées en français, on trouvera une copie des articles originaux correspondants. Mes autres travaux concernent l'étude du transport de l'oxygène chez deux annélides polychètes inféodées au milieu hydrothermal: Alvinella pompejana, le ver de Pompéï qui colonise les cheminées, et Branchipolynoe, polynoidé commensal des modioles. Ces travaux ont fait l'objet de la thèse de Stéphane Hourdez et des articles qui en sont issus. Enfin, je concluerai en essayant de répondre à une question qui m’est souvent posée : pourquoi diable aller chercher des modèles biologiques aussi loin que sur les sources hydrothermales profondes ?