Adaptations respiratoires des annélides polychètes de milieux abyssaux hypoxiques

The animals living near hydrothermal vents and cold-seeps experience environmental conditions which are challenging for respiration (little oxygen, presence of large amounts of sulfide and carbon dioxide ). We used polychaetes from these two environments: Alvinella pompejana, from the hot part of the hydrothermal vent ecosystem, Branchipolynoe spp., commensal with the mussels found in the cold part of hydrothermal vents and an orbiniid from the Gulf of Mexico cold-seeps. We investigated the anatomical and physiological adaptations facilitating gas exchange in these three species. The anatomical adaptations are an increase of the gill surface area and a decrease of the diffusion distance at the level of these gas exchange organs. Branchipolynoe is unusual in having gills, an anatomical feature lacking in littoral species of the same family. These gills are perfused by the coelomic fluid instead of the blood as in the other species. In the orbiniid, most of the gas exchanges take place in the anterior part of the body. The three species possess hemoglobin, another feature distinguishing Branchipolynoe from the littoral polynoids. While the two other species exhibit typical annelid hemoglobins, the coelomic hemoglobins of Branchipolynoe are very unusual: they are dimers and trimers of tetradomain globins. The body fluids of A. pompejana and Branchipolynoe are able to buffer the effects of the variations of carbon dioxide concentration. All the the species studied possess hemoglobins with very high oxygen affinities, allowing a good extraction of the oxygen from their hypoxic environment. In A. pompejana, there is an internal gas transfer system allowing the worm to store oxygen when the conditions are good and to release it into the vascular system when its environmental concentration is too low.Les animaux vivant au niveau des sources hydrothermales et des suintements froids se trouvent dans des conditions contraignantes pour la respiration (peu d'oxygène, présence d'importantes quantités de sulfures et de dioxyde de carbone). Nous nous sommes intéressés aux annélides polychètes de ces milieux, prenant trois modèles : Alvinella pompejana, du pôle chaud hydrothermal, Branchipolynoe spp., commensal des moules du pôle froid des sources hydrothermales et un Orbiniidé provenant des suintements froids du Golfe du Mexique. Nous avons recherché les adaptations anatomiques et physiologiques facilitant les échanges gazeux chez ces trois espèces. Du point de vue anatomique, ces adaptations sont une augmentation des surfaces branchiales et une réduction des distances de diffusion au niveau de branchies. Branchipolynoe présente la particularité de posséder des branchies, structure anatomique absente chez les espèces littorales de la même famille. Ces branchies sont perfusées par du liquide coelomique et non du sang comme c'est le cas pour les deux autres espèces. Chez l'Orbiniidé, les échanges gazeux se situent principalement au niveau des branchies situées dans la partie antérieure du ver. Les trois espèces possèdent de l'hémoglobine, encore une caractéristique distinguant Branchipolynoe des Polynoidés littoraux. Si les deux autres espèces possèdent des hémoglobines "classiques" pour les annélides, les hémoglobines de Branchipolynoe sont tout à fait originales : elles correspondent à des dimères ou des trimères de globines tétradomaines. Les fluides corporels d' A. pompejana et de Branchipolynoe sont capables de limiter les effets des variations de concentration en dioxyde de carbone. Toutes les espèces étudiées possèdent des hémoglobines à très forte affinité pour l'oxygène qui permettent une bonne extraction de l'oxygène du milieu environnant hypoxique. Chez A. pompejana, il y a un système de transfert gazeux interne qui permet de stocker de l'oxygène quand les conditions sont favorables et de le relarguer dans la circulation quand il manque dans le milieu environnant