Vessie natatoire
La vessie natatoire, ou vessie gazeuse, se présente comme un sac à paroi mince rempli de gaz. C'est un organe des poissons osseux, elle détermine la profondeur à laquelle le poisson flotte dans l’eau et lui permet ainsi de se mouvoir à la profondeur qu’il veut en ajustant sa densité à celle de l’eau dans laquelle il vit.
On a longtemps pensé qu'au cours de l'évolution de ces deux organes homologues, la vessie natatoire de certains poissons sarcoptérygiens a abouti à la formation des poumons primitifs dont les dipneustes et les tétrapodes ont hérité. Plusieurs biologistes et paléontologues remettent en cause cette version et avancent que ce serait en fait les poumons qui auraient évolué en une vessie natatoire. En effet, celle-ci est présente probablement de façon convergente chez les téléostéens et les chondrostéens, mais pas chez les actinoptérygiens basaux (polyptères, lépisostées…)[1] ni chez aucun sarcoptérygien. Par conséquent, le principe de parcimonie implique une évolution des poumons vers la vessie natatoire et non l'inverse[2].
Description
La vessie natatoire est un diverticule de l'œsophage. Elle se situe dans l’abdomen des poissons, sous la colonne vertébrale.
Cette poche interne est issue d'une invagination de l'œsophage pendant l'embryogenèse. Elle est primitivement reliée à l'œsophage par un canal pneumatique qui, soit perdure à l'âge adulte (les poissons physostomes : par exemple carpes, harengs, esturgeons…), soit s'oblitère chez l'adulte (poissons physoclistes : Téléostéens évolués).
Ce sac est rempli de dioxygène, de dioxyde de carbone et de diazote. La composition du mélange varie selon l'espèce et la profondeur. Certains poissons absorbent de l’air pour contrôler le volume de gaz qu’ils ont dans leur vessie (vessie gazeuse physostome) ; inversement, ils peuvent évacuer rapidement du gaz de leur vessie natatoire par le même canal. D’autres poissons contrôlent le volume de gaz dans leur vessie grâce à des processus physiques et chimiques (vessie gazeuse physocliste). La vessie natatoire n'est donc pas remplie d’air, mais d'un mélange d’air et de gaz échangés avec le sang du poisson. Ces échanges passent par le réseau de vaisseaux sanguins qui irrigue la paroi de la vessie natatoire.
Les poissons qui vivent au fond de l’eau n’ont pas de vessie natatoire. Les requins sont aussi des poissons sans vessie natatoire et doivent toujours nager pour ne pas couler au fond de l’eau. Leur squelette est cependant fait de cartilage moins dense que l'eau, ils ont donc moins de difficultés à se maintenir que s'ils étaient osseux[3].
Rôle dans l'équilibre
La position du centre de masse du poisson par rapport à celle du centre de flottabilité, influe sur sa stabilité dans le flux d'eau.
Chez de nombreux poissons la vessie natatoire est nettement décalée (vers le bas) par rapport au centre de gravité du poisson, ce qui favorise un équilibre dynamique, plus consommateur d'énergie mais permettant des mouvements plus vifs et contrôlés. Le poisson n'est pas passivement "suspendu" à un flotteur interne.
Rôle dans la flottaison
La flottabilité nulle
On parle de flottabilité nulle lorsqu’un poisson est en état d’impesanteur dans l’eau. Il peut alors s’alimenter, échapper aux prédateurs, se reproduire, etc. S'il ne pouvait pas conserver une flottabilité nulle, il devrait dépenser beaucoup trop d’énergie en nageant afin de se tenir au même niveau de profondeur. C’est de cette façon qu'il peut rester au même endroit quasiment sans bouger de nageoire.
Les poissons ont différentes techniques pour se tenir en flottabilité nulle. Certains, par processus évolutif, ont enlevé une masse d’os et de muscles lourds à supporter et d’autres utilisent leur vessie natatoire pour régler le niveau auquel ils flottent.
La pression sur la vessie natatoire
Lorsqu'un poisson descend, la pression réduit la taille de sa vessie. Si le poisson remonte à la surface la pression de l’eau diminue, le gaz se dilate et le volume de la vessie du poisson augmente.
Quand la vessie du poisson change de volume, le volume du poisson change aussi. La pression fait diminuer son volume, ça signifie que sa densité moyenne augmente et que la flottabilité diminue. Quand le poisson remonte à la surface, sa densité moyenne diminue et sa flottabilité augmente.
À 2 000 mètres de profondeur, la pression de l’eau réduit la vessie à 1/200e de son volume à la surface. Le gaz que la vessie contient étant 200 fois plus dense, la flottabilité est presque nulle. Pourtant le poisson peut évoluer à une profondeur deux fois plus grande, contrebalançant celle de l’eau.
La météorisation
La météorisation se produit quand un poisson monte à la surface trop vite. En effet, il y a un effet rétroactif : lorsque le poisson monte, la pression diminue ; cela fait gonfler la vessie natatoire et augmenter la flottabilité du poisson, ce qui tend à le faire monter encore plus vite. Si le processus s'emballe, si le poisson ne parvient pas à réduire assez vite le volume de sa vessie, elle peut se rompre, ce qui le tue (soit par hémorragie soit par épuisement à force de devoir nager pour ne pas couler).
Stabilité et dynamique du poisson
On voit souvent que des poissons morts flottent le ventre en l'air. Cela montre que, pour ces poissons, le centre de flottaison est en dessous de leur centre de gravité : ils ne flottent pas comme un dirigeable, avec la masse en dessous, mais plutôt comme un équilibriste juché sur un ballon.
Cette disposition, instable, nécessite un petit effort d'équilibre permanent, mais elle participe à l'étonnante manœuvrabilité des poissons qu'un unique coup de nageoire suffit à faire changer de direction.
Troubles et maladies de la vessie natatoire
Une remontée trop rapide (dans un filet par exemple) peut perturber le fonctionnement de la vessie natatoire.
Des infections (virales ou bactériennes) peuvent perturber le fonctionnement de la vessie natatoire, avec éventuellement des conséquences graves pour le poisson. Quelques parasites ciblent cet organe à un stade de leur vie, c'est le cas de Anguillicola crassus, parasite introduit en Europe et qui contribue à la très forte et rapide régression des populations d'Anguille européenne[4]
Autres fonctions auxiliaires de la vessie natatoire
Respiration
Certains poissons comme les Ginglymodes utilisent leur vessie natatoire comme organe auxiliaire de la respiration grâce à l'irrigation sanguine de la poche. Jouant ainsi le rôle de poumons « primitifs », parallèlement aux branchies.
Organe sonore
La contraction à haute fréquence des muscles qui entourent la partie crânienne de la vessie natatoire permet de produire des sons (cris de détresse, de chasse, en période de reproduction) faisant vibrer la vessie chez 109[5] des 800 familles de poissons téléostéens adultes connues[6]. La vessie joue le rôle d'un organe vibratoire (et non d'une caisse de résonance comme pouvait le faire penser le poisson crapaud Porichthys (en)), comme chez le Maigre, la famille des Triglidae ou le piranha à ventre rouge qui a un cri similaire à l'aboiement[7].
Remarques
La présence et la taille d'une vessie natatoire influe sur la diffusion du son par les organismes aquatiques et sur le type d'écho (signal) renvoyé par les poissons quand ils sont dans le champ d'un sonar (échosondeur) ; la taille, forme et volume de la vessie natatoire est même le facteur le plus important (par rapport à la longueur ou au comportement des poissons) ; et « l'angle de la vessie natatoire relativement à l’onde sonore incidente affecte l’amplitude de diffusion à toutes les fréquences. Les mesures de la rétrodiffusion provenant des poissons avec vessie natatoire sont relativement robustes lorsque le rapport entre la longueur des poissons et la longueur d’onde de la fréquence acoustique se situe entre les valeurs 2 et 10. A mesure que ce rapport augmente, l’amplitude des échos dépend de plus en plus de l’aspect de la vessie et atteint un maximum lorsque celle-ci est perpendiculaire au front d’onde acoustique »[8].
Utilisations
Les vessies de certains poissons étaient autrefois utilisés pour produire une colle de poisson de haute-qualité[9].
Notes et références
- Guillaume Lecointre et Hervé Le Guyader, Classification phylogénétique du vivant, Belin.
- La sortie des eaux chez les tétrapodes, Michel Laurin.
- Les requins sont-ils des fossiles vivants? L'évolution des poissons cartilagineux, Gilles Cuny.
- El Hilali, M., Yahyaoui, A., Sadak, A., Maachi, M., & Taghy, Z. (1996). Premières données épidémiologiques sur l'anguillicolose au Maroc. Bulletin Français de la Pêche et de la Pisciculture, (340), 57-60.
- (en) Eric Parmentier, Rui Diogo, « Evolutionary Trends of Swimbladder Sound Mechanisms in Some Teleost Fishes », Fish Communications, no 43,‎ , p. 43-68
- Quelques poissons ont une vocalisation différente, comme les siluriformes qui frottent leurs épines pectorales contre leur peau ou le poisson-clown de Clark qui claque des dents.
- (en) S. Millot, P. Vandewalle, E. Parmentier, « Sound production in red-bellied piranhas (Pygocentrus nattereri, Kner) : an acoustical, behavioural and morphofunctional study », Journal of Experimental Biology, no 214,‎ , p. 3613-3618
- Horne J.K & Clay C.S (1998) Sonar systems and aquatic organisms : matching equipment and model parameters. Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences, 55(5), 1296-1306
- « Dictionnaire de l'industrie, ou Collection raisonnée des procédés utiles dans les sciences et dans les arts; contenant nombre de secrets curieux et intéressans pour l'économie et les besoins de la vie; l'indication de différentes expériences à faire; la description de plusieurs jeux très-singuliers et très-amusans; les notices des découvertes et inventions nouvelles; les détails nécessaires pour se mettre à l'abri des fraudes et falsifications dans plusieurs objets de commerce et de fabrique: ouvrage également propre aux artistes, aux négocians et aux gens du monde. ... Par une société de gens de lettres ». Tome premier – (Voir pages 380 et suivantes ce qui concerne la colle de poisson ou issin-glas) ; 1795 - 428 pages.
Voir aussi
Articles connexes
Bibliographie
- Biot J.B (1807). Sur la nature de l'air contenu dans la vessie natatoire des poissons. Mém. Phys. Chem. Soc. Arcueil, 1, 252-281.
- Chatain B & Dewavrin G (1989) Influence des anomalies de développement de la vessie natatoire sur la mortalité de Dicentrarchus labrax au cours du sevrage. Aquaculture, 78(1), 55-61 (résumé).
- Chatain B (1986) La vessie natatoire chez Dicentrarchus labrax et Sparus auratus. Aquaculture, 53(3-4), 303-311 (résumé).
- Chatain B (1987) La vessie natatoire chez Dicentrarchus labrax et Sparus auratus. Aquaculture, 65(2), 175-181 (résumé)
- Dutto G, Gasset E, Falguiere J.C, Bompas G, Connan J.P & Coves D (2010). Mécanisme d'apparition de la vessie natatoire chez les larves d'ombrine ocellée (Sciaenops ocellatus) et de platax (Platax orbicularis). In Tahiti Aquaculture 2010-Aquaculture durable en milieu insulaire et tropicale/Sustainable aquaculture on tropical islands, 6-, Arue, Tahiti, Polynésie française.
- Fauré-Frémiet E & Garrault H (1937) Le tissu conjonctif aciculaire de la vessie natatoire. publisher not identified.
- Guyénot E & Plattner W (1938) Recherches sur la vessie natatoire des poissons. I. Ligature du canal pneumatique et cystectomie des poissons physostomes. Rev. suisse. Zool, 45, 469-486.
- Guyénot É (1909) Les fonctions de la vessie natatoire des poissons téléostéens. Laboratoire d'évolution des êtres organisés.* Jones FRH (1951 The swimbladder and the vertical movements of teleostean fish. I. Physical factors. Jour. Expt. Biol. 28:553-566
- Moreau F.A (1876) Recherches expérimentales sur les fonctions de la vessie natatoire. G. Masson.
- Poll M & Nysten M (1962) Vessie natatoire pulmonoïde et pneumatisation des vertèbres chez Pantodon buchholzi Peters. Bulletin des Séances, Académie royale des Sciences d’Outre-Mer, 8, 434-454.
- Plattner W.A (1941) Études sur la fonction hydrostatique de la vessie natatoire des poissons (Vol. 44). Impr. A. Kundig.
- Reite O.B & Evensen Ø (1994) Mast cells in the swimbladder of Atlantic salmon Salmo salar: histochemistry and responses to compound 48/80 and formalin-inactivated Aeromonas salmonicida. Diseases of aquatic organisms, 20(2), 95-100.
- Richard J (1895) Sur les gaz de la vessie natatoire des poissons.
- Schlœssing T, Jules Richard Z & Richard J (1896) Recherche de l'argon dans les gaz de la vessie natatoire des poissons et de physalies.