Semaine 10 Flashcards
1
Q
Caractéristiques du monde aquatique
A
• Salinité: de 0 à 70 ppt
– Eau douce = 0-2 ppt
– Eau saumâtre = 2-30 ppt
– Eau salée ≈ 35 ppt
• Température: de -1.8°C à»_space; 40°C
• Vitesse: eau stagnante à torrents
• Dissolution des gaz: bcp moins d’O2 que dans l’air
• Pression: Lac Titicaca (+3800 m alt.) à la fausse des
Mariannes (- 11 000m prof.)
• Viscosité / densité : eau est 800 x dense que l’air
• Luminosité: atténuation des couleurs avec la profondeur
• Sons: se disperse 4x plus rapidement que dans l’air
2
Q
Problèmes liés au déplacement dans la colonne d’eau:
A
– Densité de l’eau 830x plus grande que l’air
– Viscosité de l’eau 70x plus grande que l’air
3
Q
Divers types de nage sont connus:
A
- Anguiliforme
- Subcarangiforme
- Carangiforme
- Thunniforme
4
Q
Inconvénient et avantages du monde aquatique
A
Inconvénients
• L’eau est 830 fois plus dense que l’air
• L’eau est 70 fois plus visqueuse que l’air
• L’eau est très peu compressible
• La densité , la viscosité et l’incompressibilité de l’eau limitent les mouvements vers l’avant
Avantages
• La densité et la viscosité réduisent l’effet de la gravité en augmentant la flottabilité
• La densité et l a viscosité augmentent l’efficacité de la poussée du poisson en générant un mouvement
5
Q
La locomotion : Physique
A
Quatre forces agissent sur un corps qui se déplace dans l’eau : la gravité, la flottabilité (buoyancy, portance), la résistance et la propulsion.
6
Q
La résistance (drag)
A
Deux composantes : la friction et la pression
Résistance à la friction (viscous drag) : force exercée sur la surface du poisson par la viscosité de l’eau.
> Faibles quand la surface de contact peau/ eau est minime par rapport à la masse, nage lente, écoulement laminaire…
Résistance à la pression (pressure ou inertial drag) : force exercée par les différences de pression des masses d’eau entre l’avant et l’arrière du poisson (distorsion autour du corps)
> Importante à l’avant diminue vers l’arrière, + importante quand la masse est grande vs la surface.
7
Q
Pour optimiser la nage
A
– Il faut maintenir l’écoulement le long de la couche limite afin qu’il demeure laminiare
– Il faut minimiser les turbulences dans le sillage / trainée
8
Q
La Traînée
A
- La traînée visqueuse (ou la traînée due à la friction) résulte des forces de friction entre le corps et l’eau. La traînée visqueuse est influencée surtout par le niveau de lissage de la surface corporelle.
- La traînée d’inertie (ou traînée due à la pression) résulte des différences de pression le long du corps crées par le déplacement de l’eau lors du passage du poisson. Cette traînée est composée de deux forces: (i) la traînée due à la forme du poisson et, (ii) la traînée due au vortex qui est générée en même temps que la portance.
Traînée totale = traînée visqueuse (friction) + traînée d’inertie (pression) (i et ii)
9
Q
La locomotion : Types de mouvement
A
Ondulation
• mouvement qui imite celui des ondes (sinusoïdales).
• mouvement ondulatoire latérale se propage le long du corps de l’avant vers l’arrière.
Oscillation
• mouvement d’un corps qui repasse régulièrement par les mêmes positions avec les mêmes vitesses.
10
Q
Nage Anguilliforme
A
- La forme typique de la nage ondulatoire
- Force de propulsion : majorité du corps
- Forme de propulsion : ondulation
- Efficacité: faible
- Longueur d’onde : 0,5 à >1
- Vitesse : lente à modérée (2 longueur du corps/sec)
- Corps : allongé et rond à comprimé latéralement
- Caudale : petite
- Habitat : benthique (grande habileté à se déplacer parmi les végétaux et les sédiments) ; nage arrière
- Grande manoeuvrabilité
- Principal mode de locomotion chez les larves de nombreuses espèces
11
Q
Nage Subcarangiforme
A
- Morphologie : Tronc et nageoire caudale
- Force de propulsion : Moitié postérieure du corps, la tête bouge lors de la nage
- Forme de propulsion : ondulation
- Longueur d’onde : < 0,5
- Vitesse : modérée
- Corps : allongé / fusiforme
- Caudale : moyenne à large, tronqué, ronde ou émargée
- Aspect ratio de la caudale (hauteur/longueur): 1.5 à 2
- Pédoncule caudal: moyen
- Habitats : pélagique, bancs
- Espèces types: truites; bars, gadidés
12
Q
Nage Carangiforme
A
- Morphologie : Tronc et nageoire caudale
- Force de propulsion : ½ ou 1/3 postérieure du corps bouge, la tête ne bouge plus
- Forme de propulsion : ondulation -> oscillatoire
- Longueur d’onde : < 0,5
- Vitesse : rapide
- Corps : allongé à rond / fusiforme
- Caudale : relativement mince, évasée, très fouchue en forme de lune
- Aspect ratio de la caudale (hauteur/longueur): 3.5
- Pédoncule caudal: généralement fin, certaines espèce ont une carène latérale sur le pédocule
- Habitats : pélagique, bancs
- Espèces types: harengs, jacks, carangues, maquereaux
13
Q
Nage Thunniforme
A
- Morphologie : Tronc et nageoire caudale
- Force de propulsion : que la portion caudale (à partir du pédoncule)
- Forme de propulsion : oscillatoire
- Longueur d’onde : < 0,5
- Vitesse : très rapide
- Corps : fusiforme, rond ou fusiforme
- Caudale : très mince, fouchue en forme de lune
- Aspect ratio de la caudale (hauteur/longueur): 4 à 10
- Pédoncule caudal: très fin, présence de carènes latérale sur le pédocule et de pinnules (finlets)
- Habitats : pélagique, bancs ou solitaire (requins)
- Espèces types: thons, espadons, requins lamnidés, voiliers
14
Q
Nage Osctraciiforme
A
- Morphologie : Nageoire caudale
- Force de propulsion : Uniquement la Région caudale, corps très rigide
- Forme de propulsion : oscillation
- Vitesse : lente
- Corps : variable
- Caudale : large
- Habitat : variable
- Souvent chez poissons bioélectriques (distorsion minimale du champ électrique)
- Espèces types: poissons boites, vaches de mers,
15
Q
Nage Rajiforme
A
- Morphologie : Nageoire pectorales
- Force de propulsion : Pectorales ondules ou employées comme ailes d’oiseaux
- Forme de propulsion : ondulation
- Longueur d’onde :»_space;1
- Vitesse : lente à modérée (0.5 l.c./sec)
- Corps : plat dorsoventral
- Caudale : absente à fortement réduite
- Habitat : suprabenthique
- Espèces types: raies
16
Q
Nage Diodontiforme
A
- Morphologie : Nageoires pectorales
- Force de propulsion : Pectorales
- Forme de propulsion : ondulation
- Vitesse : Très lente
- Corps : rond (et changeant !)
- Caudale : présente pas utilisée comme gouvernail
- Habitat : côtiers, peu profonds
- Typique d’espèces pouvant se gonfler
- Espèces types: Diodons
17
Q
Nage Amiiforme - Nageoire dorsale
A
- Morphologie : Nageoires Dorsale
- Force de propulsion : ondulation
- Forme de propulsion : ondulation
- Vitesse : Très lente
- Corps : allongé et rond
- Caudale : présente utilisée pour accélération (burst)
- Habitat : Peu profonds
- Espèce type: Amia calva, hippocampes
18
Q
Nage Amiiforme - Nageoire anale
A
Morphologie : Nageoires Anale • Force de propulsion : ondulation • Forme de propulsion : ondulation • Vitesse : Très lente • Corps : allongé et comprimé latéralement ou rond • Caudale : absente • Habitat : Peu profonds • Espèce type: poissons couteaux, anguille électrique
19
Q
Nage Balistiforme
A
- Morphologie : Nageoires
- Force de propulsion : Nageoires dorsale et anale
- Forme de propulsion : Ondulation
- Vitesse : lente
- Corps : variable
- Caudale : petite à moyenne
- Habitat : En suspension dans la colonne d’eau.
20
Q
Nage Tetraodontiforme
A
- Morphologie : Nageoires
- Force de propulsion : Nageoires dorsale et anale
- Forme de propulsion : oscillation
- Vitesse : lente
- Corps : variable
- Caudale : petite à moyenne
- Habitat : En suspension dans la colonne d’eau
- Espèce type: Tétraodons, poissonlune
21
Q
Nage Labriforme
A
- Morphologie : Nageoires
- Force de propulsion : Nageoires pectorales, corps plus ou moins rigide
- Forme de propulsion : oscillation
- Vitesse : lent (4 l.c./sec)
- Corps : variable
- Caudale : large
- Mouvement similaire à un aviron - pousse l’eau
22
Q
La locomotion : Rôle des nageoires
A
- Caudale : fournir une poussée et contrôler la direction de nage du poisson.
- Pectorales : Agir principalement comme gouvernail et hydroplaneurs pour contrôler le roulis et l’embardée ; Agir aussi comme freins en causant une résistance (drag).
- Pelviennes : Contrôler l’inclinaison
- Dorsale et anale : contrôle le roulis
23
Q
Le système musculaire - Trois types de muscles
A
- Muscles squelettiques : muscles striés, part importante de la masse du poisson.
- Muscles lisses : non squelettiques, involontaires et associés principalement au système digestif, mais aussi à d’autres organes et au système circulatoire.
- Muscles cardiaques : non squelettiques, mais striés.
24
Q
Le système musculaire - Deux types d’organisation
A
- Lamproies et myxines (uniforme et en forme de W).
* Poissons à mâchoires (répartition non uniforme).
25
Le système musculaire - Types de muscles selon leur rôle
* muscles blancs : activité anaérobie, sans myoglobine
* muscles rouges : nage soutenue, riche en hémoglobine et myoglobine
* muscles roses : haute vitesse, intermédiaire.
Les muscles blancs représentent un appareil moteur puissant caractérisé par une manque d’efficacité chimique.
Les muscles rouges représentent un appareil moteur peu puissant caractérisé par une grande efficacité chimique.
26
La locomotion chez les poissons: la force de poussée (1)
1. L’une des composantes est parallèle à la direction globale de déplacement du poisson, c’est la force longitudinale (la poussée). La force de poussée est la somme des forces engendrées par tous les segments propulseurs du corps.
2. L’autre composante est perpendiculaire à la direction globale de déplacement (la force latérale; une force nuisible)
27
La locomotion chez les poissons: la force de poussée (2)
La force de poussée engendrée par les éléments propulseurs caudaux est supérieure à celle engendrée par les éléments proches de la tête. Il y a trois raisons.
(a) Les segments caudaux font des angles plus importants avec la ligne médiane du corps. Quand l’onde de propulsion parcourt le corps, la ligne médiane s’incurve de sorte que le côté qui pousse sur l’eau «regarde» vers la derrière du poisson. Par conséquence, la composante ‘poussée’ est proportionnellement plus importante que la force latérale.
(b) Les parties caudales du corps sont plus flexibles que les parties antérieures du corps. Par conséquence, la vitesse des éléments caudaux est donc plus grande, et ils confèrent à l’eau une accélération plus intense que les éléments proche de la tête.
(c) Les masses d’eau accélérées par les segments propulseurs antérieurs sont accélérées davantage par les segments propulseurs plus postérieures pendant la nage soutenue. Donc, l’accélération maximale se produit au bord de fuite de la nageoire caudale.
28
Le maintien de la position dans la colonne d’eau
L’objectif : Obtenir une flottabilité neutre afin de minimiser les coûts énergétiques lorsqu’ils ont besoin de demeurer stationnaires.
Plusieurs adaptations pour y parvenir :
A. Incorporation et production de composés de faible densité.
B. Augmenter la surface portable (nageoire et forme du corps).
C. Réduction des tissus lourds.
D. Vessie natatoire.
29
Flottabilité: Incorporer des composés de faible densité
Chez les requins et quelques téléostéens.
Requins :
– Lipides (0,9), cire d’esters, squalène (0.86).
– Généralement au niveau du foie.
Téléostéens marins :
– Triglycérides (os).
– Anoplopomatidés, Stromateïdés et les Scorpaenidés.
– Mola mola emmagasine de l’eau « douce » pour réduire son poids
– Fluide riche en eau (Acanthonus armatus) au niveau de la cavité crânienne.
– En ne prenant que du gras cela requièrerait 48% du volume du corps (anguilles, saumons, etc.)
30
Flottabilité: augmenter la portance
Requins : Queue hétérocerque, nageoire pectorale avec un angle positif et surface de la tête.
Thons : Nageoires pectorales et pédoncule de la nageoire caudale.
31
Flottabilité: réduction des tissus lourds
Poissons de grandes profondeurs (<1000 m)
Nourriture est plutôt rare :
– Énergie insuffisante pour les stratégies précédentes.
– Réduction des os à cartilage
– Réduction de la masse musculaire.
32
Flottabilité: Vessie natatoire
Vessie natatoire :
Toutes les méthodes précédentes :
– Diminution ou restriction des activités.
– Difficulté de régler la densité avec les variations de pressions ou de température ou de salinité.
Contrôle très précis et rapide de la flottabilité puisque la régulation nécessite une gestion des volumes gazeux.
Problème: à tout les 10 m de profond, la pression augmente d’un atm (atmosphère)
Vessie natatoire : Eau de mer (5 %) et Eau douce (7 %).
33
Types de vessies natatoires
Vessie natatoire physostome :
• Harengs, saumons, Ostéoglossidés, Mormyridés, cyprins, characins, barbottes, anguilles, etc.…
• Augmentation du volume en avalant de l’air et en forçant son passage dans le conduit.
• Diminution par un réflexe initié par une diminution de la pression externe.
• Sphincters musculaires pneumatiques sous contrôle nerveux.
• Vessie natatoire reliée au tube digestif par un canal ouvert (conduit pneumatique présence chez les adultes).
Vessie natatoire physocliste :
• Échanges gazeux par une structure spécialisée associée au système circulatoire (rete mirabile).
• Vessie natatoire fermée chez l’adulte (i.e., sans aucun rapport avec l'oesophage)
34
La vessie natatoire
Voir diapo 50 et 51
35
Les types de nage chez les poissons
Les poissons aux extrémités du triangle sont spécialisés dans un seul type de nage: le thon est spécialiste de la nage soutenue, le brochet des accélérations pour l’attaque subite des proies, le poisson papillon des manœuvres à vitesse réduite au sein et autour des récifs coralliens. Les spécialistes ont des performances médiocres dans les deux autres modes de locomotion. Un poisson de ressac, au centre de triangle, est un généraliste: il accélère, nage longtemps et manœuvre de façon satisfaisante, mais n’égale pas un spécialiste dans aucune de ces activités.
Voir diapo 54
36
La vie dans la pénombre
• Perte rapide des couleurs avec la profondeur
– Situation analogue avec les eaux turbides ou eutrophies
La solution: produire sa propre lumière !
• Jusqu’à 2/3 des poissons des profondeurs océaniques produisent de la lumière
• 600-700 espèces mésopélagiques réparties au sein de 13 ordres, principalement des téléostéens (2 familles de chondricthyens
37
Production de la lumière
1. Production de luciférine – sous contrôle neuronal (via les yeux)
2. Récupérer de la luciférine via la diète et concentrer cette denière en des endroit spécifiques
3. Maintenir des bactéries symbiotique à l’intérieur de structures spécifiques (obtenues via la diète ?)
38
Utilité de la production de lumière
1. Utilisé pour attirer des proies
• Avoir l’air moins menaçant (plus petit -> cookie cutter shark)
• Illium des beaudroies
2. Améliorer la vision (s’éclairer !)
3. Se camoufler en employant la technique du contre-jour (éviter de présenter une ombre lorsque vue pas le dessous)
4. Communication / reproduction
39
Homéostasie : La régulation thermique
- Poïkilothermes : la temperature interne varie
- Homéothermes : la temperature demeure stable
- Ectothermes : la temperature est controllée de façon externe externe (fct de l’environnement)
- Endothermes : la temperature corporelle est controllée de façon interne (contrôle métabolique)
Les poissons sont des animaux à sang froid (poïkilothermes ectothermes) mais des exceptions existent: - homéothermes régionaux avec endothermie partielle (et régionale)
40
Hétérothermie régionale
* Les muscles rouges oxydatifs sont entourés par des muscles blanc glycolytiques
* Muscles rouge = vitesse croisière
* Muscles blancs = sprint
* Permet une partie des avantages de l’endothermie sans les coûts énergétiques de maintenir une température corporelle élevée dans le milieu aquatique (conductivité de la chaleur)
* Permet de maintenir la température de certains organes à + 4 à +20°C au dessus de la température de l’eau ambiente
* La chaleur produite par la contraciton des muscles rouges est redistribuée
* La circulations sanguines est modifié pour minimiser les pertes de chaleurs (patron de circulation complexe où les veines et artères sont enfouies plus profondément que chez les autres espèces nonhétérothermes)
41
Endothermie (Ou « hétérothermie » )
• Les Scromboïdés (maquereaux, thons, espadons, marlins) et les requins (Lamnidés).
• L'endothermie nécessite :
– Grande taille (inertie thermique)
– Sources de chaleur métabolique (les muscles)
– Mécanismes pour conserver et récupérer la
chaleur (isolation et circulation sanguine).
• Les avantages : Puissance musculaire,
diffusion de l'O2, efficacité digestive,
niches écologiques, migration…
• Deux voies d’action chez les téléostéens :
– Endothermie généralisée (Thons)
– Endothermie régionale (Billfish)
• Chez les requins :
– Endothermie régionale (Lamnidés)
42
Endothermie généralisée (Thonnus thynnus)
* Migration importante (Bahamas – 30°C à Terre-Neuve – 6°C).
* Température interne : 33 et 28 °C
* Surface branchiale : 5 à 10 fois plus importantes que les autres téléostéens actifs de même taille.
* Taux élevé de production de chaleur (musculature)
* Mécanismes spécialisés (position des muscles, échange de chaleur).
* Circulation particulière.
* "Rete Mirabile" : Circulation à contrecourant particulièrement efficace pour la récupération de chaleur (> 95 %) et les échanges des gaz.
43
Endothermie régionale (organe de chaleur)
• Gros poissons pélagiques (Espadons, Makaires,…)
• Distribution de la musculature différente du thon.
• Organe de chaleur est localisé à la base du cerveau.
– Rete carotidien hautement développé
– Couche de gras à la tête
• Muscles ayant un type particulier de fibres musculaires
– Peu de composés contractiles
– Spécialisés à la production de chaleur (mitochondrie, cytochrome C et R.E. lisse très développé).
44
Thermorégulation comportementale
• Migration des poissons ou suivre des masses d’eau de température convenable.
Ex. : Salmo Sockeye (Oncorhynchus nerka)
– Retourne dans une masse d’eau d’environ 15 °C pour la digestion
– Descendre en profondeur (5 °C) pour réduire ses dépenses énergétiques.
45
La survie au température froides
• Dormance : Anguilla rostrata – Activité normale (13 – 17 °C) vs < 8°C cesse de manger et s’enfonce dans la vase.
• Production de composés « Antigel »: < -0,7 °C le sang gèle ! Production d’AFGP et AFP.
• Capacité de compensation à de petites variations (adaptation et acclimatation) :
– Raffinement de la structure des protéines
– Modulation thermique de l’expression des gènes
– Régulation de la composition chimique des membranes
– Réorganisation de la morphologie des tissus
– Ajustement de l’environnement intracellulaire
46
Le maintien de la pression osmotique
Un poisson d’eau douce va gonfler continuellement par l’eau douce ambiant qui veut le « diluer » alors qu’un poisson marin va se dessécher en tentant de diluer la mer !
47
La régulation ionique
Selon le milieu dans lequel les poissons vivent, les poissons seront sensibles aux concentrations ioniques externes.
48
La régulation ionique – Myxines
* Vertébrés uniques = Osmoconformeurs ([ions]interne ~ [ions]eau)
* Marines et sténohalines
49
La régulation ionique – Lamproies
* Osmorégulateurs
| * Stratégies osmorégulatoires similaires aux téléostéens.
50
La régulation ionique – Élasmobranches marins
* [ions]corps = 1/3 celles de l’eau de mer
* Conversion des déchets azotés en urée ([]sang très élevée)
* TMAO (oxyde de triméthylamine) stabilisation des protéines.
* Cellules branchiales riches en mitochondries (régulation du pH).
* Excès de sels (Na et Cl) éliminé par la glande rectale.
51
La régulation ionique –Élasmobranches dulcicoles ou euryhalins
* > 40 espèces.
* Euryhalins : perte de l'urée en eau douce.
* Dulcicoles : ne produisent pas d'urée. Excrétion azotée similaire aux téléostéens.
* Leur glande rectale petite, voire atrophiée.
52
La régulation ionique – Sarcoptérygiens
* Coelacanthidés : Urée et TMAO dans le sang.
| * Dipneustes : Urée élevée pendant l'estivation.
53
La régulation ionique – Téléostéens dulcicoles
* [ions]corps >>> celles de l’eau douce
* Hyperosmotique
* Gain d’eau et perte de solutés par diffusion
* Excès d’eau à Rein.
* Remplacement des sels par transport actif et nourriture.
* Cellules branchiales spécialisées riches en mitochondries
54
La régulation ionique – Téléostéens marins
* [ions]corps = 1/3 celles de l’eau de mer
* Hyposmotique = Perte d’eau par diffusion.
* Avaler de l’eau de mer
* Transport actif des sels par les cellules spécialisées au niveau des branchies.
55
La respiration : Propriétés et contraintes de l’eau
* Faible concentration d’oxygène dans l’eau.
* L’oxygène a une faible solubilité dans l’eau .
* Air sec : 21 % O2, 0,03 % CO2 ;
* Air humide (38 % humidité) : 13 % O2, 0,02 % CO2 ;
* Gaz saturé dans l’eau à 10 °C par litre : [O2] = 11 mg/l vs [O2] = 7 mg/l à 30 °C.
* Solubilité de O2 diminue avec l’augmentation de la température.
* Taux métabolique (demande en O2) augmente avec l’augmentation de la température.
La respiration des poissons doit être particulièrement efficace pour survivre dans un tel milieu !
56
La respiration : Efficacité
Comment un poisson peut extraire de 80 à 90 % de l’oxygène disponible de l’eau?
* Large surface de diffusion aux branchies
* Les arcs branchiaux
* Les deux rangées de filaments I
* plusieurs filaments I et II
* Large volume d’eau passant dans les branchies
* pompe buccale ou pharyngienne
* Courte distance de diffusion aux branchies
* surface épithéliale des lamelles I et II
* capillaires étroits avec épithélium mince (maximise le rapport S/V)
* Échange gazeux à contre-courant aux branchies (rete mirabile)
* flux sanguin: postérieur vers antérieur
* flux de l’eau: antérieur vers postérieur
57
La respiration : Pompe pharyngienne
* constituée de : cavité oralobranchiale (buccale + branchiale), série operculaire, branchiostèges et musculature associée.
* deux phases :
1. Phase d’expansion (suction pump) et
2. Phase de compression (pressure pump) ⇒ pompe à pression différentielle
* Système fonctionne en différentiel de pression extérieur/intérieur
* Mouvement respiratoire crée un flux d’eau puissant à travers la cavité buccale par dessus les branchies et qui sort derrière le couvert branchial (opercule et sous-opercule)
58
Mécanisme de la pompe pharyngienne
1. Remplir la cavité buccale (ouvrir la bouche, accroître le volume de la bouche, accroître le volume de la chambre branchiale avec la fermeture de l’opercule)
2. Remplir la cavité branchiale (fermer la bouche, compresser la cavité buccale, accroître la cavité branchiale avec la fermeture de l’opercule)
3. Rejeter l’eau de la cavité branchiale (compresser les cavités buccale e t branchiale, ouverture de l’opercule)
4. Replacer les éléments pour un nouveau cycle
59
La respiration : Oxygénation branchiale
A. Flux d’eau oxygénée passe entre les lamelles secondaires et les septa ;
B. Eau désoxygénée
1) Sang désoxygéné arrive via l’artère branchiale afférente (aorte ventrale).
2) Sang désoxygéné circule le long des septa interbranchiaux sur chaque lamelle branchiale primaire.
3) Oxygénation du sang à l’aide du réseau de capillaires dans les lamelles secondaires (système à contrecourant).
4) Retour du sang oxygéné à partir de la lamelle secondaire.
5) Sang oxygéné collecté dans l’artère prétrématique
6) Sang oxygéné se dirige vers l’aorte dorsale
Échange gazeux à contre-courant aux branchies :
– flux sanguin : postérieur vers antérieur
– flux de l’eau : antérieur vers postérieur
60
La respiration : Activité des poissons
Volume d’eau pompé varie en fonction de :
1.Morphologie
2.Taille
3.Température
4.Contenu en CO2 et en O2 de l’eau
5.Activité (amplitude et fréquence respiratoire)
Ventilation natatoire.
Nombre de lamelles irriguées varie en fonction de :
1. Activité
2. Saturation en O2
Recours plus ou moins prononcé à l’appareil branchiostège
relié au mode de vie.
Affinité de l'hémoglobine ?
61
La respiration : la « ram ventilation
* Chez les scombroidei, la respiration se fait également sans pomper activement l’eau dans la cavité buccale, mais seulement en laissant circuler l’eau au travers les branchies
* Pour éviter les déformations des lamelles celles-cis sont fusionnées à la manière de chevrons
62
Afinité de l'héméglobine voir diapo 90
Diapo 90
63
La respiration : Autres fonctionnements
* Peau - diffusion de l’oxygène de l’eau vers un dense réseau de capillaires dans la peau (anguille)
* Bouche - région vascularisée du plafond buccale (anguille électrique)
* Poumon - structure plésiomorphe (polyptère, dipneustes)
* Vessie natatoire - vessie natatoire physostome vascularisée (lépisostée)
* Tube digestif - estomac et paroi intestinale vascularisés (poissonchat, loche)
64
La respiration : empoisonnement à la roténone
* La roténone est isolée d’une espèce de légumineuse originaire d'Asie du Sud-Est et des îles du Pacifique.
* Des plantes riches en roténone sont encore utilisées pour les pêches à la nivrée pour leurs vertus « ichtyotoxiques ».
* Chez les poissons, la roténone agit dès le contact avec les branchies. Elle ne pénètre pas la chair.
* Son activité est liée au blocage de la synthèse de l'ATP au niveau de la mitochondrie. Elle bloque le flux d'électrons entre les centres Fe-S et l'ubiquinone, sur le complexe I (ou NADH Coenzyme Q réductase) de la chaîne mitochondriale.
* Se dégrade à la lumière et perd sa toxicité avec le temps.
65
Les systèmes respiratoires (respiration aérienne)
370 espèces – 49 familles.
> Évolution indépendante (> 35 fois). } 39 % Siluriformes (Callichthyidés et Clariidés) et Perciformes (5 familles des anabantoïdes).
Deux facteurs :
> Faible niveau d'oxygène dans les habitats d'eau douce.
> Émergence lors des marées bases.
But : Accéder à des ressources non disponibles aux poissons branchiaux.
Modification de la vessie natatoire
Évagination ventrale du plancher du tube digest f apparaissant au cours de l’embryogenèse et donnant naissance à une paire d’organes ventrolatéraux.
> Paires à l’origine, mais unique ultérieurement.
> Présence d’une valve (glotte) sur le plancher du tube digestif et protégeant l’entrée.
> Présence d’un système circulatoire pulmonaire (i.e., vaisseaux afférents et efférents conduisant plus ou moins directement du cœur au poumon, et vice-et-versa).
66
“Entendre” les sons dans l’eau
• Problèmes liés aux “sons” dans la colonne d’eau:
– Densité de l’eau 830x plus grande que l’air
– Viscosité de l’eau 70x plus grande que l’air
– Les sons voyagent 4.5x plus rapidement dans l’eau
– L’atténuation des sons est faible
– Les sons sont difficiles à localiser
– Les basses fréquences se déplaçent mieux et sur de plus grandes distances
• Les sons à deux composantes distinctes dans l’eau:
– Les vibrations sur de courtes distances à proximité de la source (accompagné de déplacement de particules): le “near field”
– La composante “pression” se faire plutôt ressentir dans le “far field”
67
Le système mécano-sensoriel: l’oreille interne et la ligne latérale
Chez les poissons, la mécano réception est utilisée pour détecter le mouvement, particulièrement le mouvement des masses d’eau dans lesquelles le poisson se déplace. Les cellules sensorielles impliquées s’appellent les mécanorécepteurs
Voir diapo 97-98
Oreille interne- perception des sons dans le “near field”
- acceleration, equilibrium
- détecte les variations d’ondes de pressions
Ligne latérale - perception des sons dans le “far field”
- le “toucher à distance”
- détecte le déplacement de particules
68
Ligne latérale
* Implication des nerfs VII, IX à X
* Système de mécanoréception (mécanosensoriel : cellule ciliée) présent sur la tête et le corps.
* Neuromastes peuvent être en surface, dans canaux superficiels (ligne de fossettes) ou en profondeur (encaissés)
Fonctions :
• Détecter les mouvements et les perturbations de l’eau, sa vélocité et sa direction.
• Détecter les ondes de faible énergie
• Vibrations provenant d’autres organismes qui nagent.
• Réflexion de vibrations sur des objets stationnaires.
69
Oreille interne : canaux semicirculaires
* 2 canaux semi-circulaires chez les myxines et les lamproies.
* 3 canaux semi-circulaires chez les autres vertébrés.
* Innervation par le nerf acoustique VIII
Fonctions
• Équilibre et positionnement en trois dimensions.
• Audition dans l’eau : les sons traversent le corps d’un poisson (environ la même densité).
70
Oreille interne - Équilibre
Équilibre dynamique : utilisation de cellules ciliées dans l'épithélium des canaux (neuromastes) + endolymphe. Des changements dans accélération, ou l’orientation entrainent un déplacement de l’endolymphe.
Équilibre statique (détection de la gravité) : utilisation de l’utricule et de la concrétion calcaire "lapillus". L’attraction vers le bas de la gravité, renseigne sur l’orientation verticale haut-bas en conjonction avec la lumière.
71
Perception des sons
* Concrétion calcaire ou otolithe située dans la membrane otoconiale (utricus, sacculus, lagena).
* Déplacement des otolithes : lapillus, sagitta et astericus
* Utilisation des cellules ciliées dans l’épithélium (macula).
72
Amélioration de l’audition
1. Appareil de Weber – os dérivés de vertèbres en connection avec la vessie natatoire (Ostariophysiens)
2. Connection directe entre la vessie natatoire et l’oreille interne (Holocentridae, Clupeidae)
3. Les espèces capable de respirer l’air ambiant conservent une bulle d’air à proximité de l’oreille interne (cavité superbranchiale)
73
Production de sons
1. Stidulation par friction
– dents
- Os pelviens (poissons chats, épinoches)
2. Grâce à la vessie natatoire
- Libératoin d’air (rot...)
- Vibration de muscles entourant la vessie
3. Absorption d’air puis relâche via l’anus (pets...)
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Le système nerveux central
Cerveau
5 parties du cerveau (télencéphale, diencéphale, mésencéphale, métencéphale, myélencéphale)
> Petits cerveaux (1/15 taille du cerveau d’un oiseau ou mammifère de même taille)
> Proportion : brochet, 1/1305 poids ; poisson éléphant (Mormyridés), 1/52 à 1/82 poids (associé à l’électroréception).
75
Chimioréception – Narines externes antérieure et postérieure
* Majorité 2 narines externes par coté (antérieure = entrée et postérieure = sortie).
* L’eau circule à cause de la nage, de l’action musculaire associée à la respiration et le mouvement des mâchoires qui affecte le volume des narines et des sacs olfactifs.
* Nombre de replies directement lié à la sensibilité de l’odorat (principalement chez les poissons anadromes)
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Olfaction
```
Types de stimuli :
• Attractif (à distance ; larves en milieu récifal)
• Dissuasif (proximité ; pollution)
• Incitant (incite à l’alimentation)
• Stimulant (favorise l’ingestion)
• Schreckstoff (hormone d’alarme)
```
```
Types de réponses :
• Taxie positive ou négative (dirigée)
• Orientation du corps } Alimentation (disponibilité et choix)
• Reproduction (choix des géniteurs)
• Comportement social (bancs)
• Migration (reconnaissance rivière)
• Prédation (évitement)
```
77
Goût
Goût = chimioréception à courte distance
• Organes liés au goûter peuvent également se retrouver à l’extérieur de la cavité buccale:
- Barbillons
- Lèvres
- Un peu partout sur le corps des ictaluridés (barbotttes)
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Électroréception – Ampoules de Lorenzini
* Chondrichtyens et Siluridés
* Détection (à faible distance) de faibles champs électriques (0,01 microvolts) produit par d’autres poissons
* Ampoule : ensemble de cellules sensorielles localisé dans une crypte et innervé par plusieurs fibres nerveuses
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Électroréception – Organe rostral
* Actinistiens.
| * Détection (à faible distance) de faibles champs magnétiques produit par d ’autres poissons
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Électroréception – Électrorécepteurs tubéreux et ampullaires
* Gymnotiformes
* Innervation des électrorécepteurs tubéreux (T) et ampullaires (A) par les fibres nerveuses des afférences électrosensorielles chez Eigenmannia lineata
81
Production d’électricité
Production d’électricité
> Signal électrique généré par des contractions musculaire, les cellules spécialisées (electrocytes) accumulent et amplifient le signal.
Type d’électricité produite
• Courant fort
- Pour paralyser ses proies ou sauver de ses prédateurs
- 10 à >>100 volts
- Produit en volées de plusieurs décharges
• Courant faible
- Pour électrolocalisation: identifier ses conspécifiques, communiquer, trouver ses proies
- Émit en tant que signal continu, les objets ou animaux sont détectés via la modification du champs magnétique autour de leur corps
- Décharges de 200 à 1 600 cycles / sec
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Espèces productrices d'électricité
* Principalement des chondrichtyens et certains téléostéens
* Espèces exploitant des zones de faible courant, sédentaires, actifs la nuit ou dans des zones turbides / à faible visibilité } Ont des peaux épaisses, jouant un rôle d’isolant électrique
