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 de l'UQAR (Thèse)
Directeur(trice) de mémoire/thèse :	Pellerin, Jocelyne
Co-directeur(s) ou co-directrice(s) de mémoire/thèse :	Blaise, Christian
Information complémentaire :	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 :	https://semaphore.uqar.ca/id/eprint/45

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