Maxime Buchholz
Project
Étude de la composition de la matrice du tube chez l'Hémichordé Cephalodiscus et conséquences sur sa place dans la phylogénie des PtérobranchesL'embranchement des hémichordés parmi les invertébrés comprend les ptérobranches tubicoles, et deux groupes d’entéropneustes tubicoles : ceux datant du Cambrien (aujourd’hui éteints et retrouvables uniquement sous forme de fossiles) et ceux qui persistent de nos jours, mais présentent des tubes faits de mucus. Les ptérobranches vivants comprennent Rhabdopleura (le seul genre vivant des graptolites, autrement fossiles) et Cephalodiscus, le groupe frère des graptolites. Les tubes de ces deux genres diffèrent notamment par leur macro et microstructure, leur couleur, leur transparence et leur forme. Le laboratoire Cameron a d’ailleurs récemment intégré la bio-informatique génomique et l'analyse spectroscopique pour rejeter les hypothèses selon lesquelles les tubes de Rhabdopleura seraient constitués de kératine ou de cellulose. Au lieu de cela, ils ont trouvé huit gènes de chitine synthase, et les analyses spectroscopiques ont révélé un composite de polysaccharide de chitine, de carbonate de calcium, de protéines et d'acides gras. La relation entre la microstructure du tube et sa chimie complexe est en revanche inconnue. Dans un autre temps, la composition matérielle des tubes de Cephalodiscus et des tubes muqueux d'entéropneustes est entièrement inconnue. Les tubes muqueux d'entéropneustes modernes pourraient-ils conserver une signature chimique de leurs ancêtres fossiles ? Le projet de maîtrise examinera ainsi l'hypothèse selon laquelle les tubes des ptérobranches sont une plésiomorphie des hémichordés en caractérisant la composition matérielle de chaque tube. Les objectifs seront de 1) complémenter les précédentes analyses de tubes de Rhabdopleura recondita avec d’autres méthodes d’identification moléculaire sur les différentes couches de leur structure et de 2) caractériser les tubes d’espèces de Cephalodiscus. Avec leur composition, il sera alors possible de 3) faire une requête sur le génome d’entéropneustes et Rhabdopleura précédemment étudiés avec des protéines de tube orthologues de ptérobranches et ainsi caractériser la chimie des tubes muqueux d’entéropneustes en utilisant les mêmes outils pour l’identification moléculaire. Concernant la méthodologie, les tubes de Rhabdopleura recondita seront collectés à Otranto (Italie) puis envoyés à Montréal pour y être disséqués et en extraire les tissus fusellaires et corticaux (internes et externes). Ces couches seront alors exposées à divers appareils du Laboratoire de caractérisation des matériaux du département de chimie de l’Université de Montréal, notamment une microsonde à rayons X afin de déterminer la composition élémentaire, une microscopie confocale de Raman pour donner un aperçu approfondi en chimie, physique et structure des tubes, et un spectromètre de masse des ions secondaires à temps de vol (ToF SIMS) pour illustrer la distribution en lipides des sections de tissus. Enfin, une spectrométrie de masse d’une chromatographie par pyrolyse de gaz révèlera les composés volatiles (en partenariat avec le Centre régional de spectrométrie de masse du même département). Ces mêmes expériences seront ensuite répétées sur les tubes de Cephalodiscus provenant du NMNH (Smithonian) et ayant été donnés au laboratoire Cameron. Pour finir, il est important de noter que les entéropneustes enduisent leurs tunnels d’un mucus produit par leur proboscis, qui est une structure homologue au bouclier encéphale des ptérobranches sécréteurs de tubes. Ainsi, la recherche de preuves de protéine, chitine, acide gras et autres sécrétions d’éléments dans le mucus se fera avec des spécimens d’entéropneustes de l’espèce Saccoglossus kowalevskii provenant du Cape Cod, au Massachussetts. Ce ver sécrète une quantité importante de mucus qu’il faudra collecter, déshydrater, puis analyser selon les méthodes présentées précédemment et déjà appliquées pour aux deux premiers objectifs.
