Temperate Symbiodiniaceae physiology and behavior in the context of the cnidarian-dinoflagellates symbiosis

De nombreux cnidaires vivent en symbiose avec des microalgues photosynthétiques de la famille des Symbiodiniaceae (Dinoflagellata). Résidant à l'intérieur des cellules du gastroderme de l'hôte animal, au sein d'un compartiment appelé le symbiosome, les Symbiodiniaceae peuvent couvrir jusqu'à 95% des besoins énergétiques de leur hôte par le transfert de photosynthétats. Cette relation symbiotique est essentielle dans la fondation des écosystèmes marins, notamment des récifs coralliens qui abritent une très grande biodiversité. Cependant, le maintien de cette endosymbiose nécessite une communication étroite et une régulation constante entre les partenaires.L'holobionte Anemonia viridis est un modèle classique pour l'étude de la symbiose cnidaire-dinoflagellés. Cependant, aucune culture in vitro de Philozoon actiniarum, le symbiote spécifique de cette anémone de mer tempérée, n'avait jusqu'alors été établie. Ainsi, le premier objectif de cette thèse a été de fournir un protocole pour l'établissement de cette culture. L'identification génétique a confirmé l'isolement de P. actiniarum, tout en révélant la présence inattendue d'un autre Symbiodiniaceae tempéré plus généraliste, Breviolum psygmophilum, probablement cryptique chez A. viridis mais favorisé par les conditions de culture. Nous avons réalisé une caractérisation de ces deux espèces en culture (croissance, cycle cellulaire photopériodique, morphologie, organisation subcellulaire et profil des glucides de surface), ce qui a permis d'identifier des caractéristiques physiologiques et morphologiques utiles pour envisager l'utilisation de ces cultures pour des études fonctionnelles.Le deuxième objectif visait à explorer l'initiation de la symbiose, en particulier l'attraction hôte-symbionte. Grâce à la mise en place d'un test de chimiotaxie quantitatif utilisant des microcapillaires en verre nous avons montré que les deux espèces de Symbiodiniaceae étaient significativement attirées par des extraits d'A. viridis, provenant d'individus symbiotiques ou aposymbiotiques, de tentacules entiers ou de tissus isolés (gastroderme et épiderme). Pour affiner nos résultats, nous avons mis en place une approche non-ciblée visant à obtenir des fractionnements chimiques pour progresser vers l'identification de composé(s) chimioattractant(s).Enfin, le troisième objectif visait à mieux comprendre la capacité d'acclimatation du symbionte à vivre à l'intérieur de la cellule hôte animale. Nous avons ainsi étudié la réponse intrinsèque des Symbiodiniaceae à un pH faible (pH 4, 5 et 6), le symbiosome créant un environnement particulièrement acide en raison de l'activité des pompes à protons H⁺-ATPase. Nous avons démontré que les deux espèces en culture présentaient une capacité limitée à réguler leur pH intracellulaire, entrainant des perturbations de leur cycle cellulaire, ainsi qu'une inhibition de leur croissance et de leur motilité. Tandis que nous n'avons observé aucun impact du pH acide sur la photosynthèse de B. psygmophilum, l'activité photosynthétique de P. actiniarum a été significativement stimulée à pH 5 et 6, de plus nous avons observé chez ces cellules une proportion accrue de chloroplastes, ainsi que des modifications morpho-fonctionnelles. La comparaison avec des cellules de P. actiniarum fraîchement isolées, a permis de discuter de potentiels mécanismes d'acclimatation au pH in hospite.Grâce à ce travail, nous disposons de nouveaux outils pour l'étude de l'holobionte, A. viridis - P. actiniarum qui nous a permis de mettre en évidence une diversité insoupçonnée de symbiotes chez A. viridis, et de décrire à la fois le comportement chimiotactique des symbiotes vis-à-vis de leur hôte que leur réponse à un pH acide. Dans l'ensemble, ces travaux de thèse apportent des nouvelles connaissances sur le comportement et la physiologie des Symbiodiniaceae symbiotiques tempérés et fait progresser notre compréhension de leurs stratégies adaptatives en symbiose.