Vessie natatoire

Vessie natatoire de gardon rouge.

La vessie natatoire se présente comme un sac à paroi mince rempli de gaz. C'est un organe des poissons osseux, elle détermine la profondeur à laquelle le poisson flotte dans l’eau et lui permet ainsi de se mouvoir à la profondeur qu’il veut en ajustant sa densité à celle de l’eau dans laquelle il vit.

On a longtemps pensé qu'au cours de l'évolution de ces deux organes homologues, la vessie natatoire de certains poissons Sarcoptérygiens a abouti à la formation des poumons primitifs dont les Dipneustes et les Tétrapodes ont hérités. Plusieurs biologistes et paléontologues remettent en cause cette version et avancent que ce serait en fait les poumons qui auraient évolué en une vessie natatoire. En effet celle-ci est présente probablement de façon convergente chez les Téléostéens et les Chondrostéens, mais pas chez les Actinoptérygiens basaux (Polyptères, Lépisostées...)^[1] ni chez aucun Sarcoptérygien. Par conséquent le principe de parcimonie implique une évolution des poumons vers la vessie natatoire et non l'inverse^[2].

Description

Vessie natatoire de merluche blanche.

La vessie natatoire est un diverticule de l'œsophage. Elle se situe dans l’abdomen des poissons, sous la colonne vertébrale.

Cette poche interne est issue d'une invagination de l'œsophage pendant l'embryogénèse. Elle est primitivement reliée à l'œsophage par un canal pneumatique, qui soit perdure à l'âge adulte (les poissons physostomes : par exemple carpes, harengs, esturgeons… ), soit s'oblitère chez l'adulte (poissons physoclistes : Téléostéens évolués).

Ce sac est rempli de dioxygène, de dioxyde de carbone et de diazote. La composition du mélange varie selon l'espèce et la profondeur. Certains poissons absorbent de l’air pour contrôler le volume de gaz qu’ils ont dans leur vessie (vessie gazeuse physostome) ; inversement, ils peuvent évacuer rapidement du gaz de leur vessie natatoire par le même canal. D’autres poissons contrôlent le volume de gaz dans leur vessie grâce à des processus physiques et chimiques (vessie gazeuse physocliste). La vessie natatoire n'est donc pas remplie d’air, mais d'un mélange d’air et de gaz échangés avec le sang du poisson. Ces échanges passent par le réseau de vaisseaux sanguins qui irrigue la paroi de la vessie natatoire.

Les poissons qui vivent au fond de l’eau n’ont pas de vessie natatoire. Les requins sont aussi des poissons sans vessie natatoire et doivent toujours nager pour ne pas couler au fond de l’eau. Leur squelette est cependant fait de cartilage moins dense que l'eau, ils ont donc moins de difficultés à se maintenir que s'ils étaient osseux^[3].

Rôle dans la flottaison

La flottabilité nulle

On parle de flottabilité nulle lorsqu’un poisson est en état d’impesanteur dans l’eau. Il peut alors s’alimenter, échapper aux prédateurs, se reproduire, etc. S'il ne pouvait pas conserver une flottabilité nulle, il devrait dépenser beaucoup trop d’énergie en nageant afin de se tenir au même niveau de profondeur. C’est de cette façon qu'il peut rester au même endroit quasiment sans bouger de nageoire.

Les poissons ont différentes techniques pour se tenir en flottabilité nulle. Certains enlèvent une masse d’os et de muscles lourdes à supporter et d’autres utilisent leur vessie natatoire pour régler le niveau auquel ils flottent.

La pression sur la vessie natatoire

Lorsque un poisson descend, la pression réduit la taille de sa vessie. Si le poisson remonte à la surface la pression de l’eau diminue, le gaz se dilate et le volume de la vessie du poisson augmente.

Quand la vessie du poisson change de volume, le volume du poisson change aussi. La pression fait diminuer son volume, ça signifie que sa densité moyenne augmente et que la flottabilité diminue. Quand le poisson remonte à la surface, sa densité moyenne diminue et sa flottabilité augmente.

À 2 000 mètres de profondeur, la pression de l’eau réduit la vessie à 1/200^e de son volume à la surface. Le gaz que la vessie contient étant 200 fois plus dense, la flottabilité est presque nulle. Pourtant le poisson peut évoluer à une profondeur deux fois plus grande, alors que le gaz que la vessie exerce une pression de plus d’une tonne/cm², contrebalançant celle de l’eau.

La météorisation

La météorisation se produit quand un poisson monte à la surface trop vite. En effet, il y a un effet rétroactif : lorsque le poisson monte, la pression diminue ; cela fait gonfler la vessie natatoire et augmenter la flottabilité du poisson, ce qui tend à le faire monter encore plus vite. Si le processus s'emballe, si le poisson ne parvient pas à réduire assez vite le volume de sa vessie, elle peut se rompre, ce qui le tue.

Stabilité et dynamique du poisson

On voit souvent que des poissons morts flottent le ventre en l'air. Cela montre que, pour ces poissons, le centre de flottaison est en-dessous de leur centre de gravité : ils ne flottent pas comme un dirigeable, avec la masse en dessous, mais plutôt comme un équilibriste juché sur un ballon.

Cette disposition, instable, nécessite un petit effort d'équilibre permanent, mais elle participe à l'étonnante manœuvrabilité des poissons qu'un unique coup de nageoire suffit à faire changer de direction.

Troubles de la vessie natatoire

Une infection (virale ou bactérienne) qui perturbe le fonctionnement de la vessie natatoire aura de graves conséquences sur le poisson.

Certains poissons ont des problèmes à cause de leur anatomie. Les poissons plutôt ronds sont plus exposés à avoir un comportement anormal de la vessie gazeuse.

Autres fonctions auxiliaires de la vessie natatoire

Respiration

Certains poissons comme les Ginglymodes utilisent leur vessie natatoire comme organe auxiliaire de la respiration, grâce à l'irrigation sanguine de la poche. Jouant ainsi le rôle de poumons « primitifs », parallèlement aux branchies.

Organe sonore

La contraction à haute fréquence des muscles qui entourent la partie crânienne de la vessie natatoire permet de produire des sons (cris de détresse, de chasse, en période de reproduction) faisant vibrer la vessie chez 109^[4] des 800 familles de poissons téléostéens adultes connues^[5]. La vessie joue le rôle d'un organe vibratoire (et non d'une caisse de résonnance comme pouvait le faire penser le poisson crapaud Porichthys (en)), comme chez le Maigre, la famille des Triglidae ou le piranha à ventre rouge qui a un cri similaire à l'aboiement^[6].

Notes et références

1. ↑ Classification phylogénétique du vivant, Lecointre et Le Guyader.
2. ↑ La sortie des eaux chez les tétrapodes, Michel laurin.
3. ↑ Les requins sont-ils des fossiles vivants? L'évolution des poissons cartilagineux, Gilles Cuny.
4. ↑ (en) Eric Parmentier, Rui Diogo, « Evolutionary Trends of Swimbladder Sound Mechanisms in Some Teleost Fishes », dans Fish Communications, n^o 43, 2005, p. 43-68 
5. ↑ Quelques poissons ont une vocalisation différente, comme les siluriformes qui frottent leurs épines pectorales contre leur peau ou le poisson-clown de Clark qui claque des dents.
6. ↑ (en) S. Millot, P. Vandewalle, E. Parmentier, « Sound production in red-bellied piranhas (Pygocentrus nattereri, Kner) : an acoustical, behavioural and morphofunctional study », dans Journal of Experimental Biology, n^o 214, 2011, p. 3613-3618