Spicules

[Jean Marie Cavanihac]

Pourquoi s’intéresser à ces éléments microscopiques ? Parce qu’on les trouve dans divers organismes ! Définition de spicules ou sclérites: ils désignent les sécrétions minérales extracellulaires présentes dans les tissus de certains groupes d’invertébrés. Elles peuvent être constituées de calcite, silice, chitine, voire de protéines sclérifiées.

Leur rôle est de servir de tissu de soutien, sorte de squelette, à des tissus mous constituant l’organisme.

On les rencontre en grandes quantités dans les éponges : par exemple ce spécimen vivant à faible profondeur (moins d’un mètre) taille : 10 cm. Peut être Aplysina cavernicola :

Et voici à quoi ressemblent ses spicules, très nombreux et il est assez difficile de les séparer des tissus mous de l’éponge dans lesquels ils sont imbriqués (image au x 40)

Voici une image des tissus de l’éponge au x 10 on voit les spicules et dans l’image en bas à gauche comment les tissus mous y adhérent, à droite des cellules amoebocytes 

Mais ce qui est étonnant (voir la photo ci dessous ) est que l’on rencontre les mêmes spicules dans de la diatomite ou terre de diatomées, une roche sédimentaire vieille d’au moins 50000 ans, composée en majorité de diatomées

Autre type de spicule d’éponge :

Les spicules ci dessus sont faits de silice (on le voit car ils ne polarisent pas la lumière ) pour d’autres espèces le matériau: calcite des spicules à 4 pointes apparaît nettement :

La forme en tripode (triactine) est mieux visible ici : à droite image en lumière polarisée .Les formes à 4 brances sont nommée trétractines

Parmi les spicules calcaires on peut en voir dans les podias (tubes feets) de l’oursin : image au X 15 après dissolution des tissus mous :

Chez les acantharia (un des trois groupes des Actinopodes avec les radiolaires et les héliozoaires) les spicules sont composés d’un autre matériau : le sulfate de strontium (SrSO₄) par exemple chez Amphilonche elongata et à droite Amphibelone

On peut se demander pourquoi ces organismes utilisent le strontium qui est moins abondant dans la nature que le calcium ou la silice. Mais l’atome de strontium a une structure de ses couches d’ électrons proche de celle du calcium ce qui peut expliquer la substitution. Voici ce que je pense être un radiolaire : image de droite spécimen d’une lame commerciale : Les acanthozoaires possèdent des spicules radiants à partir du centre de la cellule comme on voit sur limage de droite. On voit aussi les micro algues symbiotiques dans l’endoplasme L’autre groupe des Héliozoaires possède de très fins spicules siliceux entre les axopodes et prés de la surface des spicules plus petits terminés par une pointe bifide non visibles ici   Chez les holothuries les spicules sont de type calcaire et disséminés dans l’épiderme : en voici quelques uns (tirés d’une préparation commerciale) et correspondant à un Trépang : concombre de mer séché (holothurie rose ) consommé dans les pays asiatiques : image au x 40 – A droite en lumière polarisée :

Modifié le 12 juin par Jean Marie Cavanihac

[Jean Marie Cavanihac]

Dans le même coffret de préparations commerciales (des années 60) ces spicules calcaires provenant d’une gorgone . Image au X 40, lumière polarisée pour l’ image de droite

 

 

Une des questions les plus intrigantes est de comprendre comment ces organismes arrivent à synthétiser de la silice (quasiment du verre) dans un processus purement chimique. Les spicules sont secrétés par des scléroblastes, apparemment à partir d’un filament de protéines qui contient des microcristaux : voir cette étude récente : https://www.psi.ch/fr/media/actualites-recherche/la-structure-des-proteines-produisant-du-verre-dans-certaines-eponges-a

 

[Dominique.]

Bonsoir Jean- Marie

  Ton article  est extrêmement intéressant. .Tes photos   sont très instructives.

Dans ‘ la conclusion de l’article  que tu proposes en référence on peut lire  « En analysant l’échantillon, nous avons constaté qu’il s’agissait d’un mélange de matière organique et inorganique. Cela signifie que les protéines et le verre forment une superstructure hybride qui façonne en quelque sorte le squelette des éponges.» Igor Zlotnikov qualifie cette structure de superstructure protéine-verre fonctionnelle 3D, décrite pour la première fois de manière détaillée dans un organisme vivant. »

On retrouve le processus de formation  de l’os

    Les ostéoblastes, cellules responsables de la formation osseuse, synthétisent une matrice extracellulaire composée de protéines, principalement de collagène.    Cette matrice sert de charpente sur laquelle les minéraux, principalement l'hydroxyapatite de calcium (HA), vont se déposer.   Les ions calcium et phosphate s'organisent dans la matrice osseuse pour former de minuscules cristaux d'hydroxyapatite.Ce processus est régulé par diverses protéines et molécules, qui contrôlent la taille, la forme et l'orientation des cristaux.

 Merci

Dominique

[Jean Marie Cavanihac]

Bonsoir Dominique

 

Merci pour ton intérêt pour mon article. Il y a certainement un processus similaire dans la création des structures osseuse et des spicules. Ce qui m'étonne toujours c'est l'aspect homogène de ces formations siliceuses,  qu'on dirait coulées dans du verre, et c'est peut être la comparaison aux processus industriels "à chaud" qui est troublante !

 

Amitiés

JMC

 

[Dominique.]

Bonsoir Jean-Marie

                           L' aspect homogène   en microscopie optique  est probablement  une illusion ; il serait nécessaire de faire une étude en microscopie électronique.En effet ici  on est devant  une organisation moléculaire de type feuilleté .

                       

Amicalement

                  Dominique.

 

[Jean Marie Cavanihac]

Bonjour Dominique

 

Tout à fait ! un article qui m'avait échappé et qui détaille bien la structure :

https://www.researchgate.net/publication/5352028_Biofabrication_of_biosilica-glass_by_living_organisms?_tp=eyJjb250ZXh0Ijp7ImZpcnN0UGFnZSI6Il9kaXJlY3QiLCJwYWdlIjoiX2RpcmVjdCJ9fQ

 

Amitiés

JMC