La variabilité est une propriété intrinsèque aux systèmes biologiques, essentielle pour l'évolution et l'embryogénèse. Souvent considérée comme du bruit, ce n'est que récemment que l'aléatoire des processus biologiques a commencé à être systématiquement étudié. Cette thèse pose les questions suivantes : qu'est-ce qu'un développement normal ? Quel est l'étendue et le rôle de la variabilité dans la robustesse et la résilience du développement embryonnaire ?Ces questions sont posées pour le lapin (Oryctolagus cuniculus) et l'oursin (Paracentrotus lividus et Sphaerechinus granularis).Nous nous sommes aussi intéressé à la quantification du déterminisme de la variabilité embryonnaire à l'aide d'oursins jumeaux et de lapins clonés.La mesure des comportements cellulaires est effectuée sur des lignages cellulaires obtenus à partir d'imagerie 3D+temps. Nous montrons que les oursins jumeaux peuvent se développer selon trois phénotypes différents, jamais observés chez le normal, avant de converger vers une blastula d'apparence normale. De plus, les comparaisons entre et au sein des pairs de jumeaux montrent que le phénotype et la survie ne dépend que de l'histoire individuelle des embryos.Nos mesures quantitatives des pairs de jumeaux amènent des questions ouvrant de nouveaux horizons de recherche : les jumeaux sont-ils robustes ou résilient ?Le développement pré-implantatoire des lapins a été étudié sur cinq embryons numériques (trois sauvages et deux clones), du stade 32-cellules à l'éclosion.Nous montrons que les divisions asymétriques internes et externes régulent la variation du nombre de cellules internes ainsi que la taille de la masse cellulaire.De plus, la variation du nombre de cellules internes est plus grande que pour les cellules externes, ce qui semble directement lié au taux de morts cellulaires.Notre hypothèse est que le potentiel de bon développement des clones est assuré par une grande plasticité épigénétique des cellules donneuses.Ce travail espère définir des méthodes et des concepts fondateurs pour une exploration quantitative et une modélisation multi-échelle de la morphogénèse animale. / Variability is an intrinsic characteristic of biological systems, essential for evolution and embryogenesis.Considered as noise for centuries, it is only recently that the stochasticity of biological processes has began to be systematically explored.The present thesis addresses the following questions: What is a normal development?What is the extent and role of variability in developmental robustness and resilience?We tackle these issues in rabbit (Oryctolagus cuniculus) and sea urchin (Paracentrotus lividus and Sphaerechinus granularis).We also aimed to quantify determinism and stochasticity of developmental variability by means of sea urchin twins and cloned rabbits.Variations in cell behaviors were investigated through reconstruction of cell lineage from 3D+time imaging.We showed that sea urchin twins can follow three different developmental paths never observed in normal embryo, before converging to normal looking blastula.Moreover, comparisons between and within pairs of twins revealed that phenotype and survival depend on individual history alone.Our quantitative observation of twin pairs raises question opening a future line of research: are twins robust or resilient?Rabbit preimplantation development was explored with five digital specimens (three wild-types and two clones) from the 32-cell stage to hatching.We showed that inner and outer asymmetric divisions regulate the variation of inner cell number and may control inner cell mass size.In addition, the variation of inner cell number in clones is higher than outer cells which seems to be directly correlated to their cell death ratio.Our current hypothesis is that the potential to lead to viable clones requires plasticity of donor's epigenetic state.This work is expected to ground concepts and methods for a quantitative exploration and further multilevel modeling of morphogenetic processes.

No description available.

Pattern formation ensures that tissues, organs, and structures develop in the correct place and orientation within the body. Patterning processes are at the heart of morphogenesis yet remain poorly understood due to their complexity. The sea urchin larval skeleton provides a simple model to study skeletal patterning, where the skeleton-producing primary mesenchyme cells (PMCs) receive patterning cues from the overlying ectoderm. The normal skeletal patterning process requires the PMCs to migrate within the blastocoel to specific positions. While ectodermal and endodermal signals regulate PMC positioning and differentiation, additional signals act to regulate biomineralization per se in the PMCs. However, the distinction between these effects is not well understood and new efforts have been made to identify these patterning and biomineralization cues that regulate sea urchin skeletal development. Understanding the mechanism by which PMCs interpret and transduce patterning cues into a migratory bias and/or positional information will provide insight into tissue patterning and developmental plasticity both in sea urchins and, more broadly, in deuterostomes. Ethanol is a known vertebrate teratogen that causes craniofacial defects as a component of fetal alcohol syndrome. Perturbations to retinoic acid biosynthesis and the Hedgehog signaling pathway are thought to be causal for the fetal alcohol syndrome phenotype in vertebrates. We used the sea urchin embryo to gain evolutionary insight into how ethanol affects embryonic development in a basal deuterostome animal. We found that ethanol specifically perturbs skeletal patterning. When sea urchin embryos are exposed to ethanol, they exhibit conspicuously delayed development, and broad skeletal patterning defects that are potentially analogous to fetal alcohol syndrome associated facial patterning defects in vertebrates and humans. PMC transplantation experiments demonstrated that ethanol-induced defects are not specific to the PMCs, and instead reflect the perturbation of patterning cues. We also found that the expression of both patterning cues and PMC-specific genes was delayed by ethanol exposure. Surprisingly, our results indicate that retinoic acid and Hedgehog pathways are not functionally relevant for the teratogenic effects of ethanol in the larval skeletal patterning process, indicating a lack of evolutionary conservation of these pathways in ethanol-mediated teratogenesis among deuterostomes. Temporal transcriptome analysis revealed significant impacts of ethanol on signaling and metabolic gene expression and a disruption in the timing of expression for sea urchin specification gene regulatory network (GRN) genes. Surprisingly, multiple circuits with the GRN exhibit precocious expression while others are delayed. Taken together, our results suggest that the skeletal patterning perturbations in ethanol-treated sea urchin embryos arise from a loss of temporal synchrony within and between the instructive and responsive tissues during pattern formation.

No description available.

Generalist herbivores profoundly influence the biomass and species composition of macroalgae assemblages. In subtidal ecosystems of temperate latitudes, large invertebrates are usually the most influential herbivores. I tested the prediction that exclusion of invertebrate herbivores would lead to changes in the biomass and species composition of the macroalgae assemblages that are a prominent feature of the reefs in south-western Australia. The most abundant invertebrate herbivores were sea urchins (Heliocidaris erythrogramma, Phyllacanthus irregularis and Centrostephanus tenuispinus), and these occupied different trophic positions. Heliocidaris was present at virtually all reefs surveyed, and was particularly abundant in the Fremantle region. Analyses of stable isotopes and direct observations of gut contents revealed that it was almost exclusively herbivorous, and that it mainly ate foliose brown algae. In contrast, Phyllacanthus and Centrostephanus were omnivorous; while they consumed large proportions of algae, a substantial proportion of the diet of both species was animal tissue. Because Heliocidaris is a generalist herbivore that occurs at high densities, it could exert a large influence on the macroalgae assemblage. This prediction was tested by a series of press experiments. Contrary to the prediction, Heliocidaris exerted a very minor influence on the biomass, and no detectable influence on the species composition, of attached macroalgae. However, it exerted a major influence on the retention of drift macroalgae and seagrass by trapping and feeding on drift. It exerted a particularly strong influence on retention of the kelp Ecklonia radiata. This kelp was not abundant in the attached algae assemblage (when all plots were pooled it ranked 35th in biomass), but was abundant as drift (ranking 1st). Most of the drift Ecklonia was retained by sea urchins, rather than freely drifting.Herbivorous fish may also influence macroalgae assemblages. To compare the effects of sea urchins versus fish on recruiting and adult macroalgae a 13-month exclusion experiment was conducted. There were no detectable effects of sea urchins (mainly Heliocidaris) on either recruiting or adult macroalgae. There were some patterns in the biomass of recruiting algae consistent with an influence by herbivorous fish; however, these patterns were also consistent with the presence of artefacts (shading and reduced water flow) by fish exclusion devices. I began with the prediction that large invertebrate herbivores were a major influence on the macroalgae assemblages of subtidal reefs in south-western Australia. Overall, there was little evidence to support this prediction: within spatial extents of tens of square metres and over periods of 1-2 years, only minor effects were detected. However, it remains plausible that herbivores exert an influence over long time periods across large spatial extents in south-western Australia. I propose that trophic subsidies support the comparatively high densities of Heliocidaris that exist at some reefs. I further propose that these subsidies mediate the effects of sea urchins on the attached macroalgae assemblage, and that they might play an important role in energy and nutrient cycling in these nearshore ecosystems.

Les échinodermes et en particulier les échinides sont susceptibles de présenter une plasticité phénotypique importante, notamment au niveau de la taille et de la forme de leur squelette. Hormis la taille et la forme, les propriétés mécaniques (structurales et du matériau) du squelette des échinodermes pourraient également être modulées en fonction de l’environnement. L’objectif du présent travail était de déterminer dans quelle mesure et selon quelles modalités les propriétés mécaniques des éléments squelettiques des échinodermes étaient affectées par l’environnement. <p>Le principal modèle expérimental du travail était le piquant d'échinides, structure relativement simple dont la majorité du volume est occupée par du squelette. Les piquants constituent la première ligne de défense des échinides vis-à-vis des impacts mécaniques et des prédateurs. Chez les irréguliers, ils sont en outre impliqués dans les processus d’enfouissement. Ils sont donc de première importance du point de vue de l’écologie des échinides, lesquels structurent de nombreux écosystèmes. Par ailleurs, les piquants constituent un compartiment du squelette des échinides particulièrement peu étudié dans le cadre des études sur l’adaptation à l’environnement.<p>La première partie du travail a été consacrée à une étude préliminaire posant les bases du comportement mécanique du piquant d’échinides, et établissant des liens entre les propriétés mécaniques et les propriétés structurales, chimiques et cristallographiques du piquant. Le piquant de l’oursin Paracentrotus lividus présente deux parties morphologiques distinctes :une base constituée de stéréome poreux et une hampe, pourvue d’un centre de stéréome poreux et de septums longitudinaux pleins. Des analyses de nano- et de microindentation ont montré que les septums étaient plus rigides et plus durs que le stéréome central, et que les propriétés mécaniques du piquant étaient différentes en sections transversale ou longitudinale. Ces hétérogénéités mécaniques auraient une valeur fonctionnelle. Le squelette des échinodermes est constitué de calcite magnésienne. Il a été mis en évidence que le magnésium (Mg) n’était pas distribué uniformément dans le piquant d’échinides. En particulier, la concentration en Mg était plus élevée dans la partie interne des septums que dans la partie externe et un motif cyclique de concentration du Mg dans les septums a été observé. Cette distribution spécifique du Mg serait liée à l’ontogénie du piquant et n’aurait pas de lien direct avec ses propriétés mécaniques.<p>La seconde partie du travail a été consacrée à deux comparaisons in situ de sous-populations d’échinides. Pour chaque étude, les paramètres variables de l’environnement sélectionnés ont été confrontés aux propriétés morphologiques et mécaniques des piquants. <p>Quatre sous-populations intertidales et une sous-population subtidale de l’oursin régulier Paracentrotus lividus occupant des sites présentant différentes conditions d’exposition à l’hydrodynamisme, de substrat et de disponibilité en nourriture ont été étudiées (Bretagne, France). La taille, la forme et l’architecture des piquants différaient entre les sous-populations. Des propriétés mécaniques structurales et du matériau (e.g. force de fracture et rigidité) variaient également entre sous-populations. Enfin, les piquants d’oursins de différentes sous-populations présentaient des motifs de variation locale du matériau différents (dureté et contenu en Mg). <p>Les variations des propriétés des piquants de P. lividus mises en évidence dans cette étude seraient essentiellement le reflet d’une plasticité phénotypique passive liée à des stratégies d’allocation des ressources contrastées. <p>Une sous-population intertidale et une sous-population subtidale de l’oursin irrégulier Echinocardium cordatum occupant des sédiments de granulométrie différente ont été investiguées (Bretagne, France). Les oursins du site intertidal, occupant le sable le plus grossier, étaient plus grands et présentaient des piquants plus longs, plus rigides et plus résistants à la fracture. Les variations des propriétés des piquants seraient encore une fois essentiellement le reflet d’une plasticité phénotypique passive, liée à une nourriture plus ou moins qualitative. Néanmoins, le renforcement des piquants des oursins intertidaux pourraient présenter un caractère adaptatif. En effet, ces oursins s’enfouissent plus profondément dans le sédiment et sont supposés, de manière générale, se déplacer plus activement que les oursins subtidaux. <p><p>La troisième partie du travail a été consacrée à l’impact possible des contaminants métalliques sur les propriétés mécaniques du squelette de deux espèces d’échinodermes (l’oursin Echinus ecutus et l’étoile de mer Asterias rubens) évoluant dans le même gradient de contamination d’un fjord norvégien historiquement pollué. Des pièces squelettiques impliquées dans des fonctions mécaniques importantes (piquant d’E. acutus et plaque ambulacraire d’A. rubens) ont été analysées pour leur concentration en métaux (Cd, Cu, Pb et Zn) et leurs propriétés mécaniques. <p>Les piquants d’E. acutus étaient moins contaminés en métaux que les plaques d’A. rubens. En concordance, les piquants d’oursin n’apparaissaient pas affectés mécaniquement par une présence accrue de métaux, alors que les plaques des étoiles évoluant en zones fortement contaminées étaient moins rigides et moins solides. Cette fragilisation est attribuable à une incorporation des métaux dans la maille cristalline de la calcite et/ou à des effets délétères de la présence des métaux pendant la mise en place du squelette. <p>Les résultats obtenus indiquent que des propriétés mécaniques majeures du squelette des piquants d’échinides peuvent varier significativement en fonction de l’environnement. <p>Les mécanismes qui modulent la mécanique des piquants d’oursin sont susceptibles de moduler la mécanique des autres pièces squelettiques des échinodermes, moyennant des ajustements liés aux spécificités de forme et de fonction de ces éléments. <p><p> / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

<p>Seagrasses constitute the basis for diverse and productive ecosystems worldwide. In East Africa, they provide important ecosystem services (e.g. fisheries) but are potentially threatened by increasing resource use and lack of enforced management regulations. The major aim of this PhD thesis was to investigate effects of anthropogenic distur-bances, primarily seaweed farming and coastal fishery, in East African seagrass beds. Seaweed farming, often depicted as a sustainable form of aquaculture, had short- and long-term effects on seagrass growth and abundance that cascaded up through the food web to the level of fishery catches. The coastal fishery, a major subsistence activity in the region, can by removing urchin predators indirectly increase densities of the sea urchin <i>Tripneustes gratilla</i>, which has overgrazed seagrasses in several areas. A study using simulated grazing showed that high magnitude leaf removal – typical of grazing urchins – affected seagrasses more than low magnitude removal, typical of fish grazing. Different responses in two co-occurring seagrass species furthermore indicate that high seagrass diversity in tropical seagrass beds could buffer overgrazing effects in the long run. Finally, a literature synthesis suggests that anthropogenic disturbances could drive shifts in seagrass ecosystems to an array of alternative regimes dominated by other or-ganisms (macroalgae, bivalves, burrowing shrimp, polychaetes, etc.). The formation of novel feedback mechanisms makes these regimes resilient to disturbances like seagrass recovery and transplantation projects. Overall, this suggests that resource use activities linked to seagrasses can have large-scale implications if the scale exceeds critical levels. This emphasizes the need for holistic and adaptive management at the seascape level, specifically involving improved techniques for seaweed farming and fisheries, protection of keystone species, and ecosystem-based management approaches.</p>

Seagrasses constitute the basis for diverse and productive ecosystems worldwide. In East Africa, they provide important ecosystem services (e.g. fisheries) but are potentially threatened by increasing resource use and lack of enforced management regulations. The major aim of this PhD thesis was to investigate effects of anthropogenic distur-bances, primarily seaweed farming and coastal fishery, in East African seagrass beds. Seaweed farming, often depicted as a sustainable form of aquaculture, had short- and long-term effects on seagrass growth and abundance that cascaded up through the food web to the level of fishery catches. The coastal fishery, a major subsistence activity in the region, can by removing urchin predators indirectly increase densities of the sea urchin Tripneustes gratilla, which has overgrazed seagrasses in several areas. A study using simulated grazing showed that high magnitude leaf removal – typical of grazing urchins – affected seagrasses more than low magnitude removal, typical of fish grazing. Different responses in two co-occurring seagrass species furthermore indicate that high seagrass diversity in tropical seagrass beds could buffer overgrazing effects in the long run. Finally, a literature synthesis suggests that anthropogenic disturbances could drive shifts in seagrass ecosystems to an array of alternative regimes dominated by other or-ganisms (macroalgae, bivalves, burrowing shrimp, polychaetes, etc.). The formation of novel feedback mechanisms makes these regimes resilient to disturbances like seagrass recovery and transplantation projects. Overall, this suggests that resource use activities linked to seagrasses can have large-scale implications if the scale exceeds critical levels. This emphasizes the need for holistic and adaptive management at the seascape level, specifically involving improved techniques for seaweed farming and fisheries, protection of keystone species, and ecosystem-based management approaches.

Este trabajo de tesis doctoral pretende contribuir a mejorar el conocimiento de la biología y la ecología del erizo de mar Paracentrotus lividus desde la perspectiva de su explotación como recurso marisquero. Con este fin se han analizado dos aspectos de la biología de este invertebrado de interés para su explotación sostenible: el ciclo gonadal y la dinámica poblacional de la especie. Para abordar el estudio del ciclo gonadal se realizó un muestreo mensual en tres localidades situadas a lo largo del litoral de Cantabria. En cada localidad se muestreó en dos hábitats contrastados: charcos de marea y fondos infralitorales durante dos épocas de puesta, desde mayo de 2004 hasta septiembre de 2005. Además de muestrear erizos, se tomaron datos de temperatura y de concentración de clorofila para estudiar la relación de la reproducción con los factores ambientales. El ciclo gonadal de P. lividus en Cantabria comienza en el mes de marzo y se extiende hasta el mes de septiembre, con entre uno y dos periodos de puesta a principios de primavera y en verano, en función del año y la población. Las diferencias entre las distintas localidades muestreadas fueron más importantes a las observadas entre los distintos hábitats, si bien en líneas generales todas las poblaciones mostraron un ciclo gonadal similar. El fotoperiodo parece mostrar un importante papel en el control de la vitelogénesis, que se inicia en los meses con menos horas de luz y termina en los meses estivales, con duraciones máximas del día. Otras variables como temperatura y estado nutricional también pueden tener un efecto significativo sobre este ciclo y probablemente son las responsables de algunas de las variaciones del ciclo más importantes observadas en las distintas poblaciones.El estudio de la dinámica poblacional de la especie se realizó en la cala de La Soledad, en la localidad cántabra de Laredo. Durante 40 meses (desde julio de 2004 hasta octubre de 2007) se realizó un muestreo mensual en una zona de esta cala que albergaba una población de P. lividus con más de 16.000 erizos distribuidos en un área aproximada de 1.200 metros cuadrados. La zona de estudio se dividió en 15 cuadrículas imaginarias. En cada cuadrícula se lanzaba cinco veces un cuadrado de área conocida de 0,25 m2, para un total de 75 veces por muestreo. Todos los erizos encontrados dentro del cuadrado de área conocida eran medidos y la densidad anotada. De esta forma se obtenía una distribución de la frecuencia de tallas para la población analizada, así como datos de densidad para cada cuadrícula muestreada.Una vez obtenidas la distribución de frecuencias para todos los meses muestreados, se calculo un modelo de crecimiento para la especie mediante el seguimiento de cohortes. Además, se estudió el reclutamiento de la especie en la zona de estudio, se analizaron los desplazamientos de la especie mediante análisis de densidad en las distintas cuadrículas y se estimó la tasa de mortalidad para algunas de las cohortes estudiadas. El crecimiento de P. lividus en la localidad se ajustó a la curva de Von Bertalanffy, más concretamente a su adaptación estacional, pues presentaba importantes diferencias de crecimiento entre el verano y el invierno. Se obtuvieron dos modelos de crecimiento, muy similares entre sí en el valor de sus parámetros, que fueron unidos en un solo modelo con un valor de K de 0,245 ± 0,03 y un valor de L&#8734; de 69 ± 4 mm. El reclutamiento no mostró diferencias significativas entre los distintos años estudiados, observándose un doble periodo de asentamiento que coincide con lo observado en el estudio del ciclo gonadal. Además, se observó una relación significativa entre la densidad de juveniles y la densidad de adultos, que permite pensar en la existencia de un reclutamiento denso-dependiente. No se observaron migraciones para el conjunto de la población dentro de la zona de estudio, no obstante se observaron desplazamientos durante el desarrollo del erizo desde zonas de asentamiento hasta zonas de crecimiento, siendo estos especialmente intensos a partir de cierta talla. La mortalidad Z presenta un valor medio para el conjunto de cohortes analizadas de 0,256 para erizos con una edad comprendida entre los ocho y los veintisiete meses. En este periodo, la mortalidad no permanece constante, sino que desciende a medida que los erizos aumentan de talla. / The main objective of this work was to improve the understanding of the biology and ecology of the sea urchin Paracentrotus lividus, from a fishery perspective. With this purpose, two interesting topics in the sustainable fisheries of this invertebrate were analyzed: gonad cycle and populations dynamics. The gonad cycle was studied in three localities along the Cantabrian littoral. In each locality, two habitats were sampled monthly: intertidal rock pools and infralitoral hard bottoms, from May 2004 to September 2005. In each sample, at least 15 sea urchins were collected for each habitat and locality. Moreover, temperature was measured and water samples were collected in plastic bottles to estimate chlorophyll concentration. The reproductive cycle of P. lividus starts in March and lasts until September, with one or two main spawning periods per year (depending on year and population) at the beginning of Spring and during the Summer. The differences between sea urchins from different localities but the same habitat were more important than between urchins of the same locality but different habitat, however all the urchins studied shown a similar reproductive cycle. The photoperiod shows an important role in the vitellogenesis control. This process starts in the months with the lowest photoperiod values and finishes in the highest. Other environmental variables as temperature or nutrional state are important too, causing some of the most important differences observed in the gonad cycle of the analyzed populations. The population dynamics were studied in the cove of La Soledad, in the cantabrian locality of Laredo. Along 40 months (from July 2004 to October 2007) the cove was sampled monthly in an area of 1.200 m2 with more than 16,000 urchins. This area was divided in a grid of 15 squares. In each of them, 5 randomly placed 0.25 m2 quadrats were sampled. All the urchins found in the quadrats were measured and its density counted, getting a frequency distribution of the population analyzed and density values of each square. A growth model for P. lividus was calculated knowing the monthly size-frequency distribution. Moreover, recruitment, migrations and mortality in the studied area were studied.P. lividus growth showed a good fit to the Von Bertalanffy curve, especially to the seasonality model, since the growth showed significant differences between the summer and the winter. Two growth curves were calculated, both of them very similar in growth parameters. Finally, both curves were joined in one model with a K value of 0,245 ± 0,03 and a L&#8734; de 69 ± 4 mm.The recruitment did not show significant differences between the studied years. A double settlement period was observed, coinciding with the spawning period described in the gonad cycle study. Moreover, a significant relationship between recruits' density and adults' density was observed, suggesting a positive density-dependent factor in the recruitment. The population did not show migrations in the study area. However, during the development of the urchins, movements were observed from settlement areas to growth areas, being especially important from a certain size. The mortality (Z) presented a mean value of 0.256 for all the cohorts analyzed in urchins with an age range between 8 and 27 months. In this period, mortality decreases with the urchins growth.

Les spatangoïdes (échinides détritivores fouisseurs) possèdent un volumineux caecum qui s’ouvre au début de l’estomac, le caecum gastrique. Ce caecum est ‘distendu’ :il est toujours gorgé d’un liquide incolore dont la nature est inconnue. Les sédiments ingérés par ces oursins et qui occupent le reste du tube digestif, ne pénètrent jamais dans le caecum. La fonction du caecum gastrique n’est pas claire: il sécréterait des enzymes dans l’estomac, serait un site d’absorption, ou encore abriterait une microflore cellulolytique. En prenant pour modèle l’un des échinides fouisseurs les plus étudiés, Echinocardium cordatum, ce travail tente d’élucider le rôle du caecum gastrique, et s’intéresse plus particulièrement à l’étude de son contenu.<p>Les résultats indiquent que le caecum gastrique d’E. cordatum contient de l’eau de mer. L’entrée d’eau de mer dans le caecum a été visualisée en la colorant et des caractéristiques communes au liquide caecal et à l’eau de mer environnante ont été observées: une même osmolarité, les mêmes particules détritiques en suspension et les mêmes communautés bactériennes. Le caecum gastrique contient de la matière organique en suspension (détritus, bactéries transitoires); il est également absorbant. Ses capacités d’absorption ont été comparées à celles de l’estomac et de l’intestin grâce à un dispositif expérimental particulier :les chambres de Ussing. Les résultats ont montré que les entérocytes du caecum et de l’intestin participent davantage au transfert de glucose vers la cavité coelomique que ceux de l’estomac.<p>Un schéma de la circulation de l’eau de mer dans le tube digestif est proposé. L’eau de mer qui circule à la surface du corps de l’oursin et qui provient de la surface des sédiments atteint la cavité buccale, une circulation entretenue par la ciliature des clavules (piquants ciliés). Le péristaltisme de l’œsophage et celui du siphon assurent l’entrée d’eau de mer dans le tube digestif. Une partie de cette eau entre dans le siphon qui l’amène dans l’intestin d’où elle est entraînée à l’extérieur avec le bol alimentaire. L’eau de mer qui n’est pas prélevée par le siphon peut atteindre l’entrée du caecum gastrique. Un système de gouttières a été mis en évidence à l’entrée du caecum. Il s’étend de l’estomac au début du caecum où les gouttières sont flagellées, et acheminerait l’eau de mer dans la lumière caecale. Les différences de pression osmotique entre le liquide caecal et le liquide cœlomique permettraient le transfert d’eau depuis le caecum vers la cavité cœlomique. Une quantité d’eau similaire devrait alors être éliminée de la cavité coelomique. Cette élimination semble se faire dans le caecum intestinal, l’eau serait ensuite éliminée par l’anus. <p>D’après nos observations, le caecum gastrique pourrait être le site d’une digestion et d’une absorption de la matière organique détritique de l’eau de mer. Si cette hypothèse est exacte, E. cordatum serait alors un détritivore particulièrement ‘complet’, digérant non seulement la fraction détritique des sédiments mais aussi celle en suspension dans l’eau de mer. Ce modèle pourrait correspondre à tous les échinides atélostomes (spatangoïdes & holastéroïdes) qui, outre la présence d’un caecum gastrique bien développé et rempli de liquide, ont en commun d’être fouisseurs, et d’entretenir une circulation d’eau dans leur terrier grâce à des clavules groupés en fascioles.<p><p>Spatangoids (burrowed deposit-feeding echinoids) have a large caecum, which opens at the beginning of the stomach, the gastric caecum. It is always swollen, filled with a colorless liquid whose nature is unknown; sediments ingested by sea urchins fill the rest of the digestive tract but never enter in the caecum. The function of the gastric caecum is unclear: it would secrete enzymes in the stomach, would be a site of absorption, and/or would harbor a cellulolytic microflora. By taking as model one of the most studied burrowing echinoids, Echinocardium cordatum, this study attempts to highlight the role of the gastric caecum by examining its contents.<p>Results indicate that the gastric caecum of E. cordatum contains seawater. Seawater inflow into the caecum was visualized using dye. The caecal liquid and the surrounding seawater were demonstrated to have similar characteristics: the same osmolarity, the same suspended particles and the same bacterial communities. The gastric caecum contains suspended organic matter (detritus, transient bacteria) and is also involved in absorption. Absorption and transfer of glucose were compared between the gastric caecum, the stomach and the intestine, using a particular experimental device: the Ussing chamber. The results showed that the enterocytes of the caecum and of the intestine were more involved in glucose transfer to the coelomic cavity than those of the stomach.<p>Seawater circulation in the digestive tube is tentatively described. Seawater currents along the body of the sea urchin originate from the sediment surface and reach the mouth; this circulation is generated by ciliae of specialized spines, the clavules. Peristalsis of the esophagus and of the siphon induces seawater to enter the mouth and to move along the digestive tube. Part of this water enters the siphon, being then transported to the intestine, and driven outside via the anus. Seawater that has not been taken by the siphon can reach the opening of the gastric caecum. A system of grooves occurring at the entrance of the caecum extends from the anterior stomach to the proximal part of the caecum where it is flagellated; these grooves could transport seawater in the caecal lumen. Differences in osmotic pressures between the caecal liquid and the coelomic liquid could transfer water from the caecum to the coelomic cavity. A similar uptake of water could then be removed from the coelom through the wall of the intestinal caecum, and water be eliminated from the digestive tube via the anus.<p>According to our observations, the gastric caecum could be specialized in digestion and absorption of detrital organic matter occurring in seawater. If this hypothesis is correct, E. cordatum would be a deposit-feeder feeding both on the detritus fraction of the sediments and on that of seawater. This model could fit all Atelostomata echinoids (spatangoids & holasteroids) which, besides the presence of a well-developed gastric caecum filled with liquid, have in common the burrowing behaviour, and the maintenance of seawater currents in their burrows owing to the action of clavules grouped into fascioles.<p><p> / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished