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Contribution à l'amélioration des connaissances sur la physiologie de Mya arenaria (mollusque bivalve) : description du système nerveux, des structures fonctionnelles de la gonade et de leurs interactions

Garnerot, Florent (2007). Contribution à l'amélioration des connaissances sur la physiologie de Mya arenaria (mollusque bivalve) : description du système nerveux, des structures fonctionnelles de la gonade et de leurs interactions. Thèse. Rimouski, Québec, Université du Québec à Rimouski, Institut des sciences de la mer de Rimouski, 244 p.

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Résumé

RÉSUMÉ : Mya arenaria, le bivalve utilisé pour ce travail, est d'intérêt économique et fait partie des espèces sentinelles couramment employées en écotoxicologie. La mye est un organisme filtreur et sédentaire qui bioaccumule les contaminants au-dessus des taux retrouvés dans le milieu, et donc, constitue un excellent indicateur de la contamination ambiante. Un déficit d'information concernant la physiologie de la mye rend l'interprétation des données écotoxicologiques de plus en plus problématique. Notre thématique de recherche tend à répondre à ce besoin d'information. Considérant que la reproduction des bivalves semble être contrôlée par les neurosécrétions ganglionnaires et les stéroïdes, nous nous sommes intéressés à l'étude du système nerveux, du système reproducteur et à leurs interactions. Le premier objectif de cette recherche était de mieux connaître la physiologie et la composition cellulaire du système nerveux et de la masse viscérale de Mya arenaria. Le système nerveux présente un plan de symétrie sagittal. Il consiste en trois paires de ganglions : les cérébroïdes situés au niveau de l'oesophage, les viscéraux situés sur la face ventrale du muscle adducteur postérieur et les pédieux situés à la base du pied. Les ganglions pédieux et viscéraux sont fusionnés , tandis que les ganglions cérébroïdes sont réunis dorsalement au moyen de la commissure cérébrale. Les ganglions cérébroïdes sont connectés aux pédieux et aux viscéraux , respectivement, par les connectifs cérébro-pédieux et cérébro-viscéraux. Notre étude a aussi démontré l'existence d'un rapprochement des connectifs cérébro-viscéraux du côté antérieur du muscle rétracteur postérieur, d' un tronc nerveux émanant du connectif cérébro-viscéral et innervant le muscle rétracteur postérieur et de plusieurs troncs nerveux dérivant des connectifs cérébro-viscéraux et innervant la gonade. La masse viscérale présente une organisation générale semblable à celles des autres bivalves, et est composée des systèmes digestif, musculaire, nerveux et reproducteur. Les deux systèmes principaux, digestif et reproducteur, sont étroitement entrelacés bien que tout à fait distincts l'un de l'autre, ce qui optimise le potentiel de transfert des nutriments vers les gamètes en développement. L' étude histol ogique de la masse viscérale a pennis de caractériser le développement et la composition cellulaire des alvéoles gonad iques. Ell es se composent de cellules somatiques de réserve, strictement nutritives ("cellules folliculaires" Coe & Turner [1938]), et des cellules de la lignée germinale. De plus, chez le mâle nous avons mis en évidence, par immunohistochimie, la présence de cellu les somatiques de soutien intratubulaires. Ces cellules, appelées chez les vertébrés « cellules de Sertoli », sont uniformément distribuées à l'intérieur des tubules mâles en développement. La sérotonine (5-hydroxytryptamine ou 5-HT) joue un rôle central dans plusieurs processus physiologiques chez les mollusques marins, particulièrement au niveau de la reproduction . Nos travaux ont montré la présence de grandes quantités de cellules sérotoninergiques à l'intérieur du système nerveux de Mya arenaria (ganglions cérébraux, viscéraux et pédieux), ce qui confinne son rôle de premier plan comme neurotransmetteur. Au sein des ganglions viscéraux , les corps cellulaires immunoréactifs sont regroupés en nodules, appelés glomérules, circonscrits au niveau des racines des nerfs branchiaux . Notre étude montre également l'existence de fibres sérotoninergiques dans la gonade et les branchies. La présence de cellules sérotoninergiques dans les gangl ions et de fibres sérotoninergiques au niveau des branchies et à la périphérie des alvéoles gonadiques confirme la relation existant entre le système nerveux et les tissus périphériques. Ces résultats plaident en faveur d'une implication de la 5-HT dans le contrôle de certaines fonctions physiologiques, telles que la respiration et la reproduction . Récemment, les recherches sur les perturbateurs endocriniens et la régulation de la reproduction se sont intéressées à l'étude des variations des taux d ' hormones stéroïdiennes (l7~-oestradiol , testostérone et progestérone) en fonction de la maturité gonadique. Nos travaux montrent que les niveaux de progestérone dans la glande digestive sont trois fois supérieurs à ceux dans la gonade. Les niveaux élevés de progestérone dans la glande digestive et la similitude des profils entre la glande digestive et la gonade suggèrent une synthèse et/ou un stockage dans la glande digestive. Nos travaux ont aussi montré que les profils des hormones stéroïdiennes (17~-oestradiol et testostérone) mesurés dans la gonade de la mye pouvaient fortement varier d'une étude à l'autre, ce qui soulève de nombreuses questions. De telles variations ont déjà été rapportées dans la littérature et peuvent s'expliquer de deux manières: une source exogène de stéroïdes et/ou des variations interannuelles d'activité métabolique. De nouvelles perspectives de recherche, aussi bien au plan de la description de la gamétogénèse en microscopie électronique, qu'au plan des techniques de traçage moléculaire neuroanatomique de la 5-HT ou de dosage des enzymes clés intervenant dans la stéroidogenèse, peuvent être proposées pour améliorer les connaissances sur la physiologie de Mya arenaria. -- ABSTRACT : The soft-shell clam Mya arenaria is of economic interest and an ecologically important bivalve. The clam is a senti nel species largely used in ecotoxicology. It is a sedentary and filter-feeding bivalve which accumul ates pollutants above levels found in the environment. This species is an excellent indicator of environmental contamination. However, information is lacking about its reproductive physiology which make difficult the analysis of ecotoxicological data. The objective of our research sought information on the relationship between ganglia neurosecretions and the concentration of steroids both in gonad and in the digestive gland. The first goal of this investigation was to describe the physiology and the cell composition of the nervous system and the visceral mass of Mya arenaria. The nervous system follows the typical pelecypod plan. It is formed by three pairs of ganglia: the cerebral ga nglia lying on both sides of the oesophagus, the visceral ganglion located on the ventral side of the adductor muscle and the pedal ganglion which is located at the base of the foot. The two symmetric visceral and pedal ganglia are fused at the midline, whereas the cerebral ganglia are connected by the cerebral commissure. Each cerebral ganglion is connected to the pedal and visceral gang lia by connective nerves . Our study showed the presence of a link between the cerebrovisceral connectives at the anterior side of the posterior adductor muscle, and of gonadal and posterior foot retractor muscle innervations appearing to originate from the ramification of the cerebrovisceral connectives. The visceral mass of Mya arenaria has a generaI organization similar to those of other bivalves and is composed of digestive, muscular, nervous and reproductive systems . The digestive and reproductive systems are intertwi ned and closely associated. Gonadal development around the intestine optimizes the potential transfer of nutrients to the developing gametes. The histologicaI study of the visceral mass provides general infonnation on the cell compos iti on and the development of gonadic alveoli. Alveoli consist of storage somatic ("cellules folliculaires" Coe & Turner [1938]) and germinal cells. ln males, alveoli are also filled with intratubular supporti ng somatic cell s, called "Sertoli cells," in vertebrates. A large number of soma tic cells was detected by immunohistochemistry uniformly distributed in male tubules. Serotonin (5-hydroxytryptamine or 5-HT) Cl OH 12N20 plays a central role in several physiological processes in marine molluscs, especially in reproduction. We demonstrated that the nervous system of Mya arenaria contains relatively large amounts of serotonin immunoreactive cells, supporting the hypothesis that 5-HT plays a role as a eurotransmitter. In the visceral ganglia, serotonin-immunoreactive cell bodies appeared to be wholly restricted to tightly c1ustered populations, called glomeruli . These two glomeruli were located symmetrically at the root of the branchial nerves. Our study also showed the presence of numerous 5-HT nerve fibers of various diameters in the gonad and gills of Mya arenaria. The presence of gills and gonadal 5-HT immunoreactive connectives and serotonin-immunoreactive cells in the cortex ganglia confirm the presence of a pathway between the nervous system and peripheral tissues. These results indicate a l'ole of 5-HT in the control of physiological functions such as respiration and reproduction. Recently, research on endocrine disruption and on gametogenesis regulation focussed on variations of sex steroid levels (l7~-oestradiol, testosterone and progesterone) in relation to gonadic maturity. Our study showed that the progesterone level in clam digestive gland was three times higher than in gonad. The high levels of progesterone in the digestive gland and the similarity of the steroid profile between the digestive gland and gonad suggest that, in Mya arenaria , the digestive gland may synthesize and/or accumulate this steroid. Our work showed interannual variations in the gonadal steroid profiles (17~-oestradiol and testosterone). Such steroid variations have been previously reported in the literature and can be explained by interannual changes in metabolic activity and/or by the presence of an exogenous source of steroids. 8ased on our fondings , additional work using electron microscopy to describe gametogenesis, coupled with steroid metabolism enzyme level measurements and tracking 5-HT via neuroanatomical techniques, would be of benefit to further improve physiological knowledge in Mya arenaria.

Type de document: Thèse ou Mémoire (Thèse)
Directeur de mémoire/thèse: Pellerin, Jocelyne
Co-directeur(s) de mémoire/thèse: Blaise, Christian
Informations complémentaires: Thèse présentée à l'Université du Québec à Rimouski comme exigence partielle du programme de doctorat en océanographie pour l'obtention du grade de philosophiae doctor (océanographie). Publié aussi en version papier.
Mots-clés: Mye Mya Arenaria Physiologie Systeme Nerveux Reproducteur Gonade
Départements et unités départementales: Institut des sciences de la mer de Rimouski (ISMER) > Océanographie
Déposé par: DIUQAR UQAR
Date de dépôt: 14 févr. 2011 16:52
Dernière modification: 14 févr. 2011 16:52
URI: http://semaphore.uqar.ca/id/eprint/45

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