Label-free microscopy and stress responses reveal the functional organization of Pseudodiaptomus marinus copepod myofibrils
A. Ibrahim, C.-H. Hage, A. Souissi, A. Leray, L. Héliot, S. Souissi, B. Vandenbunder
Journal of Structural Biology 191, 224-235 (2015) [Accès à la revue]
Les copépodes Pseudodiaptomus marinus sont des petits crustacés qui peuvent atteindre en moins de 100ms la vitesse de 130 mm/s, une vitesse égale à 100 fois leur longueur. Nous avons combiné des méthodes de microscopie non linéaires complémentaires (TPEF, SHG et CARS) pour décrire la structure et la réponse des muscles de ce copépode à des changements abrupts de température et de salinité. Ces travaux mettent en évidence une organisation spécifique des mitochondries, des sarcomères et du réticulum sarcoplasmique dans les myofibrilles de P Marinus. Ils illustrent des changements d’activité des mitochondries, des effets de contraction et d’extension dans des zones localisées d’une même myofibrille, et enfin le désassemblage des sarcomères à la suite des différentes perturbations appliquées. Ces travaux montrent que les nouvelles techniques d’imagerie sans marquage vont permettre l’étude de performances physiques remarquables accomplies par la microfaune, aussi bien maritime que terrestre.
Abstract: Pseudodiaptomus marinus copepods are small crustaceans living in estuarine areas endowed with exceptional swimming and adaptative performances. Since the external cuticle acts as an impermeable barrier for most dyes and molecular tools for labeling copepod proteins with fluorescent tags are not available, imaging cellular organelles in these organisms requires label free microscopy. Complementary non linear microscopy techniques have been used to investigate the structure and the response of their myofibrils to abrupt changes of temperature or/and salinity. In contrast with previous observations in vertebrates and invertebrates, the flavin autofluorescence which is a signature of mitochondria activity and the Coherent Anti-Stokes Raman Scattering (CARS) pattern assigned to T-tubules overlapped along myofibrils with the Second harmonic Generation (SHG) striated pattern generated by myosin tails in sarcomeric A bands. Temperature jumps from 18 to 4°C or salinity jumps from 30 to 15 psu mostly affected flavin autofluorescence. Severe salinity jumps from 30 to 0 psu dismantled myofibril organization with major changes both in the SHG and CARS patterns. After a double stress (from 18°C/30 psu to 4°C/0 psu) condensed and distended regions appeared within single myofibrils, with flavin autofluorescence bands located between sarcomeric A bands. These results shed light on the interactions between the different functional compartments which provide fast acting excitation-contraction coupling and adequate power supply in copepods muscles.
Thème : Développement et tissus
Equipe : Dynamique des réseaux biologiques (PhLAM)