Effect of sediment nearness on the metabolic enzyme activity and energy state of the oyster Crassostrea gigas

Effet de la proximité du sédiment sur les activités enzymatiques métaboliques et l'état énergétique de l'huître Crassostrea gigas

¹ IFREMER, UMR 100 Physiologie et Ecophysiologie des Mollusques marins, Site Expérimental d'Argenton, 29840 Argenton en Landunvez, France
² IFREMER, Laboratoire Environnement-Ressources, 12 rue des Résistants, BP 26, 56470 La Trinité sur Mer, France
³ IFREMER, UMR 100 Physiologie et Ecophysiologie des Mollusques marins, Centre de Brest, BP 70, 29280 Plouzané, France

Corresponding author: Gilles.Le.Moullac@ifremer.fr

Received: 27 June 2007
Accepted: 2 October 2007

Abstract

This study was designed to assess in situ the effects of sediment nearness on Crassostrea gigas metabolism. One year-old oysters were reared for 5 months (April-August) in plastic bags on metallic frames at 10 and 60 cm off the sediment at the beginning of April. The management of the energetic resources (storage, consumption) was estimated with respect to biochemical changes of proteins, lipids and carbohydrates. In order to evaluate the effect of the sediment nearness at cellular level, the metabolic rate was evaluated by assessing pyruvate kinase (PK) and phosphoenolpyruvate carboxykinase (PEPCK) enzyme activities and electron transport system (ETS) activity. The metabolic pathways were assessed by measuring ATP and intermediary metabolites such as alanine, succinate and aspartate. Despite similar survival and growth at the two rearing levels, the protein, lipid and carbohydrate content were significantly lower in the oysters close to the bottom. In the oysters reared at 10 cm, PK activity was also significantly reduced and a significant negative correlation between alanine content and PK activity was revealed. The sediment nearness decreased significantly the ATP content in the oyster. There was a significant relationship between ATP and aspartate in these oysters. The use of aspartate contributed to complete the metabolic pathways along with carbohydrate allowing to maintain the same biological performance as the oyster reared far from the bottom. The energy state (proteins, lipids, carbohydrates and ATP contents) could suggest that the oysters close to the sediment were fed less but the metabolic enzyme activities allow to suggest an oxygen deficiency. However, the reduced PK activity, the absence of PEPCK activity stimulation and the utilization of aspartate suggest a transition stage to anaerobiosis.

Résumé

Cette étude est conçue pour évaluer in situ les effets de la proximité du sédiment sur le métabolisme de l'huître Crassostrea gigas. Des huîtres âgées d'un an ont été élevées pendant 5 mois (avril-août) dans des poches grillagées en plastique posées sur des cadres métalliques à 10 et 60 cm du sédiment au début d'avril. La gestion des ressources énergétiques (stockage, consommation) est estimée par la mesure des protéines, des lipides et des glucides des huîtres entières. Afin d'estimer l'effet de la proximité de sédiment au niveau cellulaire, le flux métabolique est évalué par la mesure des activités enzymatiques de la pyruvate kinase (PK) et de la phopshoénolpyruvate carboxykinase (PEPCK) et l'activité du système de transport d'électron (ETS). Les voies métaboliques sont contrôlées en dosant les teneurs en ATP et les métabolites intermédiaires tels que l'alanine, le succinate et l'aspartate. Bien que les taux de survie et de croissance soient semblables aux deux niveaux d'élevage, les teneurs en protéines, lipides et glucides sont significativement plus faibles dans les huîtres élevées à 10 cm. Chez les huîtres élevées à 10 cm, l'activité de PK est significativement réduite et une corrélation négative significative entre le contenu d'alanine et l'activité de PK est révélée. La proximité du sédiment abaisse significativement le contenu en ATP. Un relation significative entre la teneur en ATP et l'aspartate est aussi mise en évidence. L'utilisation de l'aspartate apparaît donc comme une voie métabolique complémentaire de la glycolyse permettant de maintenir les mêmes performances biologiques que les huîtres éloignées du sédiment. Le statut énergétique défini par la teneur en protéines, lipides, glucides et ATP pourrait suggérer que les huîtres près du sédiment aient été moins nourries mais les activités enzymatiques métaboliques laissent suggérer une insuffisance de l'oxygène. La réduction de l'activité de PK associée à la teneur en alanine, l'absence de stimulation de l'activité de PEPCK et l'utilisation de l'aspartate suggérent une étape de transition vers l'anaérobiose.