Impacts de la polyploïdie sur la gestion des dommages induits à l'ADN par rayonnement ultraviolet en hautes latitudes

RÉSUMÉ: La polyploïdie, état d’un organisme possédant plus de deux séries complètes de chromosomes, favoriserait l’adaptation des organismes vivants confrontés à des perturbations environnementales fréquentes et qui doivent survivre dans des écosystèmes aux conditions extrêmes. La distribution géographique particulière de plusieurs espèces polyploïdes le long d’un gradient latitudinal supporte cette hypothèse. Chez les daphnies appartenant au complexe d’espèces Daphnia pulex, on retrouve presqu’uniquement des clones diploïdes dans les régions tempérées, de 30 à 50% de clones triploïdes dans les régions subarctiques et presqu’exclusivement des clones triploïdes dans les régions arctiques. L’objectif de cette étude était de comparer les effets du rayonnement UV chez des clones diploïdes et polyploïdes afin de valider si ces derniers possédaient une tolérance plus élevée aux variations de ce facteur environnemental qui pourrait expliquer leur distribution géographique. Dans cette optique, des clones diploïdes et triploïdes de régions subarctiques du Canada ont été exposés à des radiations solaires simulées, équivalentes à celles reçues en nature en termes d’intensité et de durée, afin de constater de l’efficacité de leur gestion des dommages ainsi induits à leur matériel génétique. Des analyses ont été réalisées sur divers traits d’histoire de vie et sur le taux d’expression relatif de six gènes : les gènes de la photolyase et de la photolyase-1 (deux enzymes de photoréparation), un gène de réparation non-spécifique (XPA), les gènes de la dopa-décarboxylase et de la phénoloxydase (deux protéines liées à la mélanisation) ainsi que le gène du facteur P53. Contrairement aux hypothèses initiales, l’expression des gènes ciblés n’était pas plus élevée chez les clones polyploïdes que chez les clones diploïdes suite à une exposition aux UV. Les rayons UV n’ont pas non plus eu d’effets moins importants sur les daphnies polyploïdes que sur les daphnies diploïdes pour ce qui est des traits d’histoire de vie, bien que la mortalité était légèrement plus faible chez les clones polyploïdes. Une relation a d’ailleurs pu être établie entre la résistance de certains clones au rayonnement UV et les paramètres physicochimiques de leur étang d’origine affectant la pénétration de la lumière dans l’eau, notamment la concentration en carbone organique dissout (DOC). Cette relation n’a cependant pas pu être établie pour tous les clones, ce qui suggère que leur phénotype est adéquat en milieu naturel, mais issu d’événements adaptatifs passés. Il semblerait donc que les clones de niveau de ploïdie différent soient localement adaptés au rayonnement solaire et que d’autres facteurs entrent en jeux dans la répartition particulière des polyploïdes. -- Mot(s) clé(s) en français : Complexe Daphnia pulex ; Polyploïdie ; Adaptation ; Photoréparation ; Mélanisation ; Rayonnement ultraviolet ; Arctique. -- ABSTRACT: Polyploidy, which characterizes any organism possessing more than two complete sets of chromosomes, is suspected of promoting adaptation in living organisms opposed to frequent environmental disturbances and when that must perform under extreme conditions typical of some ecosystems. This hypothesis seems to be supported by the geographical distribution of many polyploid species, in which ploidy level follows a latitudinal gradient. Daphnia clones from the Daphnia pulex’s complex are most exclusively diploids in temperate regions, as triploids account for 30 to 50% of clone diversity in subarctic ecosystems and are exclusive to the high arctic. This study attempted to measure the impact of prolonged exposure to the UV spectrum on diploid and polyploid daphnia clones to assess their respective tolerance and to better understand their geographical distribution. From this perspective, diploid and triploid daphnia clones from Canada’s subarctic regions have been exposed to simulated solar radiations equivalent to those received in their natural habitat in terms of intensity and duration, experiment which was conducted to evaluate the effectiveness of daphnia’s management of thus induced DNA damages. Analyzes were carried out on multiple life history traits and on the relative expression rate of six genes: the photolyase and photolyase-1’s genes (two photoreparation enzymes), a non-specific repair gene (XPA), the dopa-decarboxylase and phenoloxidase’s genes (two proteins linked to melanization) as well as the P53 factor’s gene. Results showed that triploid clones’ targeted genes’ expression was not higher in comparison to diploid clones’ following the experimental UV exposure, which invalidate initial hypothesis. UV exposure also did not have the expected impact on life history traits, which were thought to be less affected among polyploids, although their mortality rate was slightly lower. The results also helped establish a relationship between UV resistance and physicochemical parameters of sampling ponds for a few clones, especially dissolved organic carbon’s (DOC) concentration which is known to have an impact on light penetration. However, such relationship could not be established for all clones, suggesting that their phenotype is adequate in their actual natural environment and is the result of past adaptive events. Therefore, it seems clones, regardless of their ploidy level, are locally adapted to sun’s irradiance and that other factors have a role to play in the observed distribution of polyploid individuals. -- Mot(s) clé(s) en anglais : Daphnia pulex’s complex ; Polyploidy ; Adaptation ; Photorepair ; Melanization; Ultraviolet radiations ; Arctic