Branchies Poissons Histologie

[Dominique.]

                                                     Les  branchies des poissons

 

 

 

 Les animaux aquatiques  respirent  en   extrayant  l' oxygène de l’ eau  pour la  grande  majorité d’entre  eux .
Les éléments anatomiques   qui ont cette  fonction   sont les branchies. Suivant les animaux  ces branchies ont des formes  très variées.

Cette courte présentation  va s’ intéresser aux branchies  d’un  poisson  bien connu  sur les étals des  poissonnerie :  le Barbet ou Grondin   ou Rouget   ( il existe de très nombreuses espèces ) .

Protocole :

Fixation des échantillons   au Formol   - Inclusion - Paraplaste  - Epaisseur des coupes 6 µm  -

Coloration  - : Hématoxyline – Eosine – Aniline

                                                   *************************

Il existe  sur  le  net un grand  nombre d’articles sur les branchies. La comparaison  de ces articles montre que  d'un poisson  à l’autre  le principe du système  est le même  mais la morphologie de ce système  est extraordinairement   variable.

 

L’eau  rentre pas la  bouche du poisson  et  dans la bouche , elle est déviée vers  les  arcs branchiaux  droits et gauches  .

 

 

 

Le Grondin : aspect macroscopique :

 

Ouvrons la  bouche  d’un rouget

De part et d’autre de la  bouche sont  situées  des structures cartilagineuses   dont la  morphologie  évoque la possibilité de se  clore efficacement autorisant :

                  --   soit le passage des aliments   qui vont  vers l’œsophage.

                   --   soit   le  passage de l’eau  qui va irriguer les branchies.

Il est constaté  4 arcs  branchiaux  droits et  4 arcs  gauches.

 

 

Les ouïes  sont l’ espace  dans lequel  évoluent les  arcs  branchiaux  et leurs lames  - Pour mettre en évidence   cet espace  il  faut écarter les opercules d ’arrière  en avant.

 

 

 Les arcs branchiaux    sont  constitués de  deux parties :

• Une zone cartilagineuse  antérieure.
• Une lame  postérieure. Cette lame  est constituée par  l’empilement  de filaments  .Chaque filament   est divisé en deux :     un filament supérieur  .un filament inférieur.

 

( Nb -Il existe une  autre manière de décrire la situation    c’ est de dire que chaque arc branchial  est porteur de 2 lames  ( en fait  les coupes faites ici ne corroborent pas cette  manière de voir  pour le Grondin  - car chaque  lame   est  constituée de  l’ étagement de filaments  .  La base de ceux-ci se  fixe  sur l’axe cartilagineux  puis  se divise ensuite en  deux branches    qui ne sont pas  dans le même plan – voir plus loin  )

 

 

 

 

Le système  cardio respiratoire

La vue latérale :

 

 

Cette photo met en évidence les rapports  entre le cœur  et les arcs branchiaux.

La  distance   entre ces deux organes apparaît très courte.

Il  n’existe qu’un  seul vaisseau   qui part du cœur .Pour  bien comprendre   il est préférable de considérer le schéma  suivant (extrait   des  références 1et 3 )

 

 

Ce cœur  comme  chez tous les vertébrés est  formé de cavités  - Chez le poisson il n’existe que deux cavités. Le circuit du sang est donc :   Cœur  - Branchies  - Système  périphérique   et retour  au  cœur par le système veineux.

Il repart donc   après son passage  dans les lames  vers le système périphérique , Cette particularité  fait  que la haute résistance au passage  du sang  réalisé  par les branchies   diminue la puissance  du flux sanguin :  la circulation périphérique  se fait par conséquent   à  faible  pression  . D’où  une déficience   de débit  pour la distribution  de l’ oxygène  aux tissus  (  Ce mauvais rendement de distribution ne semble pas affecter les animaux  si on  fait attention  à la vivacité  d’ action des Thons  ) .

 

Avant d’étudier les  branchies,  je vous propose de regarder la position de cet organe par rapport aux organes adjacents.    

En raison de la taille  j’ai préféré  faire une coupe  transversale  d’un  petit poisson rouge :

 ( 86 images   -grossissement X 40 .)

[Dominique.]

 

A - arcs  branchiaux  droit  et gauche   .

B – Cœur : oreillette unique.

C -  Cœur : ventricule unique.

D – Œsophage.

E – Opercule.

F -  Corde  neurale  -  (système  nerveux   ).

G – Reins.

 

Etude  Histologiqe  :

Pour s’y retrouver  il faut  considérer le plan de coupe  de l’échantillon   :

3 plans de coupe   - Horizontal  - Frontal  - Sagittale

 

 

Coupe sagittale :

 

 

Le pilier de l’arc brachial  est surtout  cartilagineux   dans sa  périphérie  -.Son  centre est occupé  par du tissu  conjonctif.  Dans sa partie postérieure  courent   les artères afférentes et efférentes  qui  irriguent  de haut en bas  les  filaments.

 

 

Coupe  frontale   : (extrémité d’un filament)

 

 

L’axe  central  du filament est  cartilagineux. Son  extrémité distale  présente, comme  ici, ,  un  important chevelu vasculaire  qui flottent dans l’ eau  environnante.

 

Coupe  horizontale :

 

 

 

Donc   l’ organisation  d’un arc branchial   est  formé  d’un axe postérieur  cartilagineux   sur lequel se greffe  à des niveaux successifs    des filaments ( filaments   qui sont dans leur partie distale  divisés en  2 branches   supérieure et inférieure.) De ces  filaments partent des lamelles: Les lamelles   baignent  dans l’eau   et permettent  les échanges gazeux.  grâce à un chevelu vasculaire.

 

L’organisation  des lamelles  :

La lamelle  est constituée de 4 parties :

• Une assise  cartilagineuse.
• Un système musculaire. ligamentaire .
• Un chevelu   vasculaire  qui est le lieu de l’échange  entre le  sang   saturé en CO2 et l’O2 dissous dans l’eau .
• Un important réseau  vasculaire.

 

 

Le système musculaire :

 

L’étude des filaments  du Grondin  nous  met  en présence  d’un  système musculaire  complexe-

--le premier groupe musculaire  prend son assise  sur la membrane filamentaire   proximale .

--le second  groupe musculaire  prend son assise  sur la membrane filamentaire  distale .

 

 

 

Ces muscles  sont des muscles striés

 

 

 

Qu’elles sont  les rôles de ces muscles ?

 

La position de ces muscles  leur permet deux fonctions

• Une fonction  motrice  pour orienter les filaments.
• La première  chose  est de constater  qu’il s’agit de muscles striés  - c’est-à-dire sous le contrôle  du système  nerveux  médullaire   ou   central   ( comme  nous pouvons le faire  avec notre respiration  ,  le  poisson peut très certainement  adapter l’ efficacité  du rendement    en fonction  des circonstances  et en améliorer  les capacités fonctionnelles  )
• La seconde   est une possible   fonction circulatoire :   la contraction de ces muscles pouvant   agir comme cœur périphérique  les  contractions  comprimant l’ artère efférente  et entrainant  une  impulsion  vers la  circulation  général  au moment où le débit circulatoire  a considérablement  baissé  du fait  du passage de sang  dans cet inextricable  lacis  que  représente le chevelu vasculaire  – ( voir plus  loin )  (simple hypothèse  -)

 

Le système vasculaire  périphérique :

 

De l’aorte  partent des  artères efférentes  qui  vont s’ engager dans  l’ axe  cartilagineux  des  arcs branchiaux   et se diviser ensuite  à chaque étage  des filaments 

 

Le chevelu vasculaire   :

 

  NB )  En  raison d’un problème de  fixation  l’ aspect  cellulaire a été  altéré ( la technique doit être revue – je n’ai pas  utilisé le Davidson  comme  fixateur  mais  le Formol tamponné  )  L’ organisation   du tissu  reste cependant compréhensible .

Partie distale d’une lamelle :

 

 

Il  est retrouvé   - l’axe  cartilagineux    qui ne  s’étend pas jusqu’ à la terminaison de la lamelle  

                            - la boucle  artérielle  d’où part le chevelu vasculaire.  

 

 

 

Chaque élément  du chevelu vasculaire     est  constitué

--  par  un  axe   formé  d’une  succession de  de cellules appelées   Cellules  en Pilastre 

-- autour de cet axe central   se développe des  cellules épithéliales  (   il est impossible de distinguer ici cellules épithéliales  et cellules  endothéliales).

La  distance qui sépare une  globule  rouge  de l’ eau  est  autour de 2 à  3 µm   -

 Les globules   rouges  doivent se déformer  et   passer  les uns  derrière les autres  en raison de la petitesse des sinus  vasculaires.

 

Le mucus  protecteur :

 

 

Baignant  dans l’eau de mer , au contact  avec une  nature  environnante  hostile , les branchies sont protégées   par une couche de  mucus. Il est  synthétisé  par un ensemble de glandes situées  à la base  du filament  prés de l’ arc  cartilagineux - Ces cellules à mucus   s’organisent en   acini  qui se drainent  vers l’ extérieur par un canal collecteur  .

Ce mucus  a  aussi   un rôle  important  chez certains poissons  qui peuvent  sortir  de l’ eau   pendant des temps assez court comme les anguilles  - Le mucus forme alors   une émulsion qui empêche  les capillaires de  se collaber   une fois  l’ animal sorti de l’eau  ( c’est le collapsus des  fins capillaires  qui  est responsable de la non fonction des branchies hors de l’eau  )  .

 

 

 

 

En conclusion

Les branchies des poissons offrent  une grande  surface  pour l’échange gazeux entre le sang  et  le milieu aquatique.

Ces colonnes de filaments  branchiaux  sont orientées vers l’ouverture operculaire dans le sens du courant d’eau.

L’eau coule en  permanence  sur les lames   . Il existe  toujours un fort gradient  de concentration en oxygène  entre  le chevelu vasculaire des  lamelles  et le courant  d’ eau   : le sang artériel   enrichi en oxygène , qui coule à contrecourant  par rapport à la direction du courant d’ eau  ,  est rapidement évacué vers la périphérie  pour  être remplacé par le sang  veineux  dé saturé .

Pour maintenir ce flux  unidirectionnel  permanent   le poisson utilise  un système  à double  pompe.

La cavité buccale  est ouverte  de manière  rythmique   :  l’ eau qui pénètre  est poussée  vers les branchies     , Les cavités  operculaires  s’ ouvrent  et se ferment  elles aussi  de manière  rythmique   pour pousser  l’ eau   qui est poussée  sur les branchies vers l’ extérieur   -mais  il existe entre ces  deux  pompes  une légère opposition de phase  maintenant  une pression constante.

 

Les branchies ne sont pas seulement  le lieu des échanges  gazeux   - leur  fonction  est plus  large. Le contact  avec l’ eau va permettre  aux  branchies d’ avoir une  fonction dévolue au reins   habituellement

-élimination de l’Azote sous  forme  d’ammoniaque.

- hydratation  .

-équilibration en  Ions    - Na, K,  etc.

 

Difficultés rencontrées :

 -  -  De nombreux articles  abordant  le  sujet  des branchies  sur  le Net  ne sont pas très compréhensibles  et  utilisent  une dénomination   déstabilisante .

 

Référence :

Le Monde   du vivant    Flammarion

Encyclopédie  Universalis

Zoologie     collection     La Pleiade

 

                     Dominique .

 

 

 

[solito de solis]

@Dominique

Superbe article réellement bien documenté et pratiquement bien illustré, quel bon travail.

 

Vous mentionnez bien par endroits que les échanges gazeux O2/CO2 ont lieu au niveau des branchies,

cela nous rappelle que la respiration aérobique a une fonction double qui est à la fois d'apporter l'O2 à toutes les cellules du corps(pour leur respiration et donc l'apport d'énergie par le glucose et son transfert vers l'ADP-ATP),

mais encore à éliminer le CO2

 

Je souhaite poser une question à la suite de

Baignant  dans l’eau de mer , au contact  avec une  nature  environnante  hostile , les branchies sont protégées   par une couche de  mucus

Qu'en est-il des poissons dulçaquicoles ? Les branchies sont aussi couvertes de mucus, ce n'est donc pas le propre de l'eau de mer de susciter cette protection ?

 

 

 

J'aimerais mentionner aussi qu'il existe des organismes aquatiques qui assurent leur relation avec l'énergie sans nécessité de chercher l'Oxygène de l'air, mais celui présent dans les nitrates par exemple

Cette respiration ne nécessite pas de branchies, Elle est donc anaérobique et soit est réalisée par fermentation soit encore par association symbiotique avec des bactéries méthanogènes, mais c'est une autre histoire

 bien qu'elle concerne pas mal de ciliés que nous croisons sur ce forum (les Metopidae par exemple)

 

 

SDS

[JML]

Bonjour

 

Article très intéressant.

En le lisant, je me suis rendu compte que je ne participais au forum que pour apporter mon point de vue ou commenter des sujets qui interrogeaient.

Votre présentation m'a fait prendre conscience que même si je n'ai pas de question à poser, je ne dois pas oublier de dire que vous avez fait un super boulot.

Une des grandes qualités de votre exposé, entre autres, c'est qu'il est totalement compréhensible pour des non-spécialistes du sujet, ce qui est mon cas.

C'est ça la vraie pédagogie (sous-entendu l'intelligence du discours).

 

Merci

Cordialement

 

Jean-Michel

[savant Cosinus]

Merci Dominique,

J'admire tes talents d'histologiste.

Amicalement

[SORDE]

Bonjour à tous,

 

Je rejoins entièrement JML : bien que je donne rarement mon avis sur les articles présentés, je n'oublie pas que certains sont de grande qualité et particulièrement fouillés, ce qui demande un travail de recherche assez considérable. Alors pour tout cela, je dis à Dominique,  sans oublier  tous les autres, BRAVO, et merci.

 

Cordialement

 

Christian

[Dominique.]

  Bonsoir

 

 

                          Merci  pour vos appréciations. L’histologie  animale se heurte  à la difficulté pour trouver des documents de référence  -

                         Solito de Solis évoque  le mucus chez les poissons d’  eau douce  - Lorsqu’ un  tissus  organique   n’est pas protégé  du milieu extérieure  par une couche plus ou moins  kératinisée   ; la protection utilisée  est la  synthèse de  mucus -  Exemple  la muqueuse de la bouche   , du nez -  la cornée   etc.

 

                          En raison de la grand hétérogénéité  des structures suivant les espèces ,   je pense  que  pour  vérifier  ce fait    la présentation des  branchies d’ un poisson d’étang  sera  réalisée  d’ici  l’ année prochaine .

 

                    Amicalement  

 

                                               Dominique

[patrice duros]

Dominique,

 

Je viens compléter les appréciations des autres membres du forum.

Quel travail !

Tu excelles tout autant en histologie animale qu'en  histologie végétale

 

Chapeau Bas

 

On attend la suite, l'année prochaine

[sciroccoblow]

Bonjour Dominique,

 

C'est vraiment un très beau travail.

 

Tu réalises toi même ta déshydratation et la coupe au microtome?

[Dominique.]

• Bonsoir Siroccoblow

Tout le travail depuis les prélèvements jusqu’ ‘aux photos finales sont réalisés au labo maison.

La difficulté à surmonter est le prix du matériel – dans mon cas il n’est que d’ occasion mais même d’ occasion les prix des microtomes modernes sont élevés .

Donc pour obtenir un résultat acceptable j' ai suivi le protocole classique : se faire doucement une tirelire puis la casser - J’ai depuis avant-hier 67 ans - et je voulais faire de l’ histologie depuis mes 20 ans comme quoi dans une vie en s’y prenant doucement et avec des vents favorables , on peut arriver à ses fins .

Par contre la technique utilisée est très simple et ne nécessite que du petit matériel . Si quelqu‘un est intéressé il est possible d’organiser un stage en compagnonnage d un week-end.

 

Amicalement

                                   Dominique

 

 

 NB -    Patrice  tu n'es  pas raisonnable  :)

Modifié le 21 octobre 2016 par Dominique.

[Jean-Marc Babalian]

Bravo, bravo !!!!

JM

[Jean-Luc Bethmont (Picroformol)]

Bravo,

Que dire d' autre ?

 

Si je peux me permettre te serait-il possible de faire, un jour, l' anatomie d' un ver de terre ?

Cordialement,

JL