La chaleur d¡¯une puce d¡¯eau : une nouvelle m¨¦thode de d¨¦termination du taux m¨¦tabolique des invert¨¦br¨¦s de petite taille

D¨¨s la fin du 18¨¨me si¨¨cle, Lavoisier mesurait le ? feu de la vie ? en quantifiant la chaleur produite par un cochon d¡¯Inde au moyen d¡¯une enceinte compos¨¦e de blocs de glace dont la fonte ¨¦tait proportionnelle ¨¤ la chaleur produite par l¡¯animal.

Encore aujourd¡¯hui, l¡¯¨¦tude du m¨¦tabolisme reste un ¨¦l¨¦ment clef ¨¤ la base de nombreux concepts fondamentaux en ¨¦cologie, tout en suscitant encore beaucoup de d¨¦bats. Ainsi, la th¨¦orie m¨¦tabolique de l¡¯¨¦cologie (TME) consid¨¨re que le co?t ¨¦nerg¨¦tique n¨¦cessaire au maintien de la vie des esp¨¨ces ou des organismes, en lien ¨¦troit avec leurs masses, est le facteur pr¨¦pond¨¦rant de la structuration des communaut¨¦s d¡¯organismes et, in fine, du fonctionnement des ¨¦cosyst¨¨mes. Par opposition, des approches telles que la st?chiom¨¦trie ¨¦cologique (SE) stipulent que ce sont les d¨¦s¨¦quilibres entre les apports de carbone et d¡¯autres ¨¦l¨¦ments chimiques (par exemple l¡¯azote ou le phosphore) qui vont structurer l¡¯¨¦cosyst¨¨me. Bien qu¡¯un nombre croissant d¡¯¨¦tudes tente de relier ces deux approches, les chercheurs se heurtent toujours ¨¤ des ¨¦cueils techniques et des verrous d¡¯ordre m¨¦thodologique, notamment pour mesurer pr¨¦cis¨¦ment les taux m¨¦taboliques des organismes. En effet, les organismes mod¨¨les de la SE ne sont pas des cochons d¡¯Inde mais des insectes ou des crustac¨¦s de seulement quelques microgrammes.

Une approche pluridisciplinaire men¨¦e au LMGE, de l¡¯Universit¨¦ Clermont Auvergne, en partenariat avec le LIEC, de l¡¯Universit¨¦ de Lorraine, alliant chimie, physique et ¨¦cologie a permis de mettre au point une m¨¦thode par microcalorim¨¦trie permettant de mesurer la chaleur ¨¦mise par d¡¯aussi petits organismes avec une pr¨¦cision in¨¦gal¨¦e. L¡¯appareil de microcalorim¨¦trie utilis¨¦ permet en effet la mesure des flux de chaleur entre une micro-enceinte exp¨¦rimentale et le bain thermo-r¨¦gul¨¦ qui l¡¯entoure avec une finesse de mesure allant jusqu¡¯¨¤ quelques microwatts. Bien que g¨¦n¨¦ralement utilis¨¦e pour caract¨¦riser des cin¨¦tiques de r¨¦actions chimiques, cette m¨¦thode d¨¦montre ici son efficacit¨¦ pour d¨¦terminer les flux de chaleurs g¨¦n¨¦r¨¦s par de petits organismes plac¨¦s dans les micro-enceintes de l¡¯appareil. Dans le cadre de notre ¨¦tude, diff¨¦rents individus issus d¡¯une m¨ºme lign¨¦e clonale de Daphnia, microcrustac¨¦ mod¨¨le en ¨¦cologie aquatique, ont ¨¦t¨¦ ¨¦lev¨¦s avec des nourritures de qualit¨¦ variable avant d¡¯¨ºtre soumis ¨¤ des mesures en microcalorim¨¦trie. Il a ainsi ¨¦t¨¦ d¨¦montr¨¦ qu¡¯une alimentation d¨¦s¨¦quilibr¨¦e en carbone augmente de 25% les d¨¦penses ¨¦nerg¨¦tiques de Daphnia, r¨¦duisant d¡¯autant l¡¯¨¦nergie pouvant ¨ºtre allou¨¦e ¨¤ sa croissance. Le d¨¦veloppement de cette m¨¦thode dans le domaine de l¡¯¨¦cologie permettrait une meilleure compr¨¦hension des co?ts ¨¦nerg¨¦tiques et des processus m¨¦taboliques li¨¦s aux interactions entre un organisme et son environnement.

Autre laboratoire partenaire

• Laboratoire interdisciplinaire des Environnements continentaux (Universit¨¦ de Lorraine)