TP-TD Stress chez l’Huitre
Introduction :
Le stress est une composante de la vie. Il intervient sous différentes formes à partir du moment où les agents stresseurs indiquent un changement inhabituel de l’environnement. Il doit permettre à l’organisme de réagir et de s’adapter.
Problème : Comment le stress est régulé ? Comment agit il sur le coeur et comment est-ce régulé ?
Objectifs :
- Mettre en évidence des agents stresseurs
- Mettre en évidence des conséquences des agents stresseurs
- Mettre en évidence des molécules agonistes déclenchant les mêmes conséquences que les agents stresseurs eux-mêmes
- Comprendre un des effets du réchauffement climatique sur les organismes marins
I- L’huitre et le stress thermique
Il est possible de faire un parallèle entre vertébrés et invertébrés sur quelques mécanismes régulateurs du stress.
L’huitre est un molusque bivalve qui subit des stress fréquents. Ces stress sont multiples et différents en fonction des organismes et des endroits. Par exemple, un clapotis répété, des microplastiques, des températures variables, des microalgues…
Parmi ces agents stresseurs la hausse des températures est un des agents qui risque de se répéter dans les années futures. Si l’hiver, l’eau est en deçà de 10°C, l’été, et en Bretagne, il n’est plus rare de voir une eau qui franchit les 20°C à certains endroits.
En tant que chercheur, vous désirez montrer que la température augmentant accentue le stress des huitres ayant pour conséquence une modification physiologique de ses battements cardiaques.
1) A partir des documents, Proposer une stratégie de résolution réaliste, à partir des ressources, du matériel et du protocole d’utilisation proposés.
Vous devrez impérativement présenter vos arguments de la façon suivante :
| Ce que vous allez faire | Comment vous allez le faire | Ce que vous envisagez d’obtenir comme résultats |
Ressources
Doc.1 : Anatomie d’une Huitre et localisation du coeur
Doc. 2 : Un système d’alerte de l’Huître
Deux hormones, la noradrénaline et la dopamine, sont libérées dans l’hémolymphe (liquide physiologique qui baigne les organes) lorsque l’animal se trouve en situation de stress. Les cellules responsables de la sécrétion de ces hormones chez l’huître présentent des similitudes morphologiques, biochimiques et fonctionnelles avec les cellules sécrétrices des hormones du stress de vertébrés, les cellules chromaffines.
Doc.3 : Fréquence cardiaque et régulation
La fréquence cardiaqueest le nombre de battements du cœur par minute. La fréquence cardiaque est influencée par de nombreux facteurs environnementaux ou physiologiques.
Le stress provoque, via la stimulation du système nerveux sympathique et la sécrétion d’adrénaline, une augmentation de la fréquence des battements.
Cette fréquence peut également être diminuée par l’action du système nerveux parasympathique dont le neurotransmetteur est l’acétylcholine qui engendre un état de repos.
Les neuromédiateurs du système autonome (régulation des fonctions vitales) :
- Noradrénaline et acétylcholine
- Agoniste de la noradrénaline : adrénaline (hormone des médullosurrénales)
2) Réaliser le protocole suivant et relever vos résultats
Protocole expérimental :
- Ouvrir les 2 huitres
- Dégager le coeur en retirant le reste de manteau si cela n’a été fait
- Vérifier que le coeur est bien composé d’un ventricule blanc, d’une oreillette foncée et qu’il bat.
- Compter le nombre de battement par minute après avoir laissé reposer l’huitre 10 min (adaptation après ouverture) et remplir le tableau en annexe
- De l’eau de mer a été placée en milieu froid et en milieu chaud
- Réaliser les expériences suivantes et consignez vos résultats dans le tableau suivant :
| Huitre 1 | T° ambiante après 1à minutes | + 1 mL d’eau froide (4°C) | Injection de noradrénaline |
| Nombre de battement cardiaque par minute | |||
| Huitre 2 | T° ambiante après 1à minutes | + mL d’eau chaude (25°C) | Injection de noradrénaline |
| Nombre de battement cardiaque par minute |
3) conclure en fonction de vos résultats (je vois que… Or je sais que … Donc je conclus que …) et le stress chez l’Huitre
II- La phase d’alarme chez l’être humain
Parallèle avec le stress chez l’Huitre.
Consignes :
Exploiter l’ensemble des documents et le logiciel de simulation d’expériences afin de répondre au problème.
1) Vous répondrez sous forme d’un schéma fonctionnel représentant l’implication des différentes structures anatomiques et les mécanismes aboutissant à la sécrétion d’adrénaline.
2) Vous veillerez à bien indiquer la nature du message qui relie les différentes structures anatomiques.
Document 1 : Les réactions au stress de patients atteints de lésions des amygdales
Les amygdales sont des structures cérébrales appartenant au système limbique. Le système limbique est un groupe de structures cérébrales jouant un rôle important dans le comportement et les émotions. Il comprend l’amygdale, l’hippocampe, l’hypothalamus et une partie du thalamus et du cortex préfrontal.
Document 2 : Etude de l’activité cérébrale par IRMf lors d’un test de Stroop
Dix paires de vrais jumeaux sont soumis à un test de Stroop (voir Activité 1) et l’activité de différentes zones de leur cerveau est mesurée par IRMf (Imagerie par résonance magnétique fonctionnelle).
Rappels : L’IRM fonctionnelle est fondée sur l’observation des variations de l’oxygénation du sang et des débits sanguins cérébraux locaux. Pendant que l’individu accomplit une tâche simple, l’IRMf permet de localiser dans son cerveau les zones activées par la tâche réalisée.
Document 3 : Utilisation d’un logiciel de simulation d’expériences virtuelles
Logiciel Stress :
La première page (1. La réponse immédiate à un agent stresseur) permet de mettre en évidence les modalités de la sécrétion d’adrénaline, ses conséquences et son origine.
Quatre graphiques permettent de visualiser la réponse primaire à un stress.
Quatre boutons permettent de faire varier les paramètres expérimentaux : présence d’un agent stresseur symbolisé par un serpent, insuffisance de la médullosurrénale ou de la corticosurrénale et section des nerfs splanchniques.
Une seringue (à déplacer) permet de manipuler deux hormones qui peuvent être injectées. Un stimulateur (électrode rouge à déplacer soit sur l’hypothalamus, soit les bouts centripète ou centrifuge du nerf sectionné) permet de stimuler les structures nerveuses ciblées.
Lorsque vous avez choisi vos paramètres d’expérimentations, le bouton résultat permet de visualiser les variations des paramètres physiologiques. Cliquer sur le bouton « retour » avant toute nouvelle mesure.
Document 4 : La glande surrénale à différentes échelles.
Les cellules chromaffines présentes dans la medulla sont connectées à des neurones. Lorsqu’un message circule dans ces derniers, cela déclenche l’exocytose de l’adrénaline dans le sang.
Exploitation du logiciel de simulation d’expériences :
A l’aide du logiciel, observer les paramètres sans aucune stimulation (sans stress) puis réaliser les expériences suivantes. Noter les résultats dans le tableau ci-dessous et interpréter.
| Expériences | Résultats | Interprétations |
Avec stress | ||
Avec stress + insuffisance corticosurrénalienne | ||
Avec stress + insuffisance medullosurrénalienne | ||
Avec stress + section du nerf splanchnique | ||
Avec stimulation de l’hypothalamus | ||
Avec stimulation de l’hypothalamus + section du nerf | ||
Avec section du nerf + stimulation du bout centripète | ||
Avec section du nerf + stimulation du bout centrifuge |
Conclusion sur les mécanismes aboutissant à la libération d’adrénaline :
Pour aller plus loin : un article de Libération