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Baseline expression of heat-shock proteins (HSPs) of a "thermotolerant" Mediterranean marine species largely influenced by natural temperature fluctuations

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Abstract:

Northwestern Mediterranean warming-related disease outbreaks and species shifts have recently been documented. Biomarkers of short-term effects on the health or resistance of organisms are necessary to assess and understand mechanisms affecting marine biodiversity. Heat-shock protein (HSP) expression was here believed to present finer variations than previously reported in experimental studies, which we tested to assess HSP sensitivity and relevance in the global warming context. One population of the "thermophilic" marine cave mysid Hemimysis margalefi was monitored over 4 years. Three HSPs presented recurrent expression. Among them, HSP50 and HSP60 expressions varied seasonally with environmental temperature. HSP60 expression displayed the greatest variability and was most closely related to temperature fluctuations. Multiple regression showed that while the main stressor was temperature, demographic variables (proportion of immatures, proportion of gravid females) also influenced expression variability. Such a monitoring of HSP baseline expression in a natural population had only rarely been conducted. HSPs are, however, good biomarkers to evaluate the effects of warming episodes or heat stress in the wild. This study provides essential spatial and temporal reference for further experimental and in situ analyses and is a prerequisite to diagnostic and predictive approaches.

Avec le réchauffement de la Méditerranée nord-occidentale, des apparitions de maladies et des remplacements d'espèces ont récemment été décrits. Des biomarqueurs d'effets à court terme sur la santé ou la résistance des organismes sont nécessaires pour évaluer et comprendre les mécanismes affectant la biodiversité marine. Les protéines de choc thermique (HSP) pourraient présenter, comme on le suppose dans ce travail, des variations plus fines que précédemment rapportées dans des travaux expérimentaux. Leur sensibilité et leur utilité dans le contexte du réchauffement global sont évaluées sur une population naturelle du mysidacé «  thermophile  » de grottes sous-marines Hemimysis margalefi suivie pendant 4 ans. Trois HSP montrent une expression récurrente. Parmi elles, les expressions des HSP50 et HSP60 varient saisonnièrement avec la température ambiante. L'expression de la HSP60 montre la plus grande variabilité et est plus étroitement liée aux fluctuations de température. Une régression multiple montre que bien que la température soit le principal facteur de stress, certaines variables démographiques (la proportion d'immatures, la proportion de femelles gravides) influencent aussi la variabilité de l'expression. Un tel suivi de l'expression de base d'HSP dans une population naturelle a rarement été entrepris. Les HSP sont cependant de bons biomarqueurs pour évaluer les effets des épisodes de réchauffement ou du stress thermique dans la nature. Cette étude fournit un point de référence spatio-temporel pour de futures analyses expérimentales et in situ, et constitue un pré-requis à des approches diagnostiques et prédictives.

Document Type: Research Article

Publication date: September 1, 2006

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  • Published continuously since 1901 (under various titles), this monthly journal is the primary publishing vehicle for the multidisciplinary field of aquatic sciences. It publishes perspectives (syntheses, critiques, and re-evaluations), discussions (comments and replies), articles, and rapid communications, relating to current research on cells, organisms, populations, ecosystems, or processes that affect aquatic systems. The journal seeks to amplify, modify, question, or redirect accumulated knowledge in the field of fisheries and aquatic science. Occasional supplements are dedicated to single topics or to proceedings of international symposia.
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nrc/cjfas/2006/00000063/00000009/art00011
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