A4 Modification de la ligne latérale

Topique

La ligne latérale est le système de perception hydromécanique le plus sensible chez les poissons, capable de détecter des variations de vitesse d'écoulement d'à peine un micromètre par seconde. Cette sensibilité repose sur deux types de récepteurs, les neuromastes, répartis dans des canaux sous-cutanés et à la surface du corps. La ligne latérale se dégrade de trois manières distinctes : les sédiments en suspension obstruent physiquement les canaux de la ligne latérale ou recouvrent les neuromastes de surface ; les contaminants chimiques, tels que les tensioactifs, les métaux lourds ou les anesthésiques comme le MS-222, altèrent l'électrophysiologie des cellules ciliées qui composent chaque neuromaste ; et l'exposition à de fortes concentrations d'antibiotiques aminoglycosides détruit irréversiblement ces mêmes cellules ciliées, contrairement aux autres contaminants qui n'altèrent que leur fonction sans les détruire.

L'obstruction par les sédiments agit physiquement sur le canal de la ligne latérale, que l'on peut concevoir comme un tube partiellement obstrué par les sédiments. À mesure que les sédiments s'accumulent dans le canal, la résistance hydraulique à l'écoulement augmente, réduisant ainsi la vitesse du flux interne qui stimule normalement les neuromastes canalisés. Si le canal est complètement obstrué, les neuromastes canalisés cessent de répondre aux stimuli externes, quelle que soit l'intensité de la perturbation du flux environnant. Le seuil de détection de la ligne latérale augmente proportionnellement au degré d'obstruction du canal : plus les sédiments s'accumulent, plus la perturbation du flux doit être intense pour être perçue par le poisson.

Par ailleurs, la dégradation chimique des cellules ciliées affecte le nombre effectif de cellules fonctionnelles de la ligne latérale : plus les cellules ciliées sont altérées ou détruites par des polluants ou des aminoglycosides, plus le nombre effectif de cellules fonctionnelles diminue. Cette réduction diminue le rapport signal/bruit de l'ensemble du système, car la sensibilité de la ligne latérale repose sur la sommation simultanée des signaux indépendants provenant de nombreuses cellules ciliées. Cependant, cette diminution du rapport signal/bruit n'est pas proportionnelle à la diminution du nombre de cellules : elle est plus progressive, car le rapport signal/bruit dépend de la racine carrée du nombre de cellules fonctionnelles. Ainsi, la perte d'une fraction des cellules ciliées réduit la sensibilité du système dans une proportion moindre que cette même fraction.

L'obstruction mécanique par les sédiments et la dégradation chimique des cellules ciliées entraînent toutes deux une perte de fonction de la ligne latérale. Cette perte de fonction altère trois capacités des poissons qui en dépendent directement : la détection des proies dans l'obscurité, où la ligne latérale remplace la vision ; le maintien de la position dans un courant grâce à une réorientation rhéostatique, qui repose sur la perception de la direction du courant ; et la coordination de la nage au sein d'un banc en exploitant les tourbillons créés par les poissons voisins, ce qui nécessite une détection précise de ces tourbillons.

Lorsque la ligne latérale perd complètement sa fonction, ses effets deviennent clairement mesurables : son ablation totale augmente le seuil de détection des proies de dix à cent fois par rapport à un poisson dont la ligne latérale est intacte, et l’empêche totalement de coordonner sa nage en exploitant les tourbillons créés par ses congénères. Ceci, à son tour, augmente de vingt à cinquante pour cent le coût énergétique du poisson lorsqu’il nage en eau courante. Ainsi, un système capable de percevoir de minuscules perturbations du courant, comme décrit précédemment, finit – lorsqu’il est dégradé par des sédiments, des polluants chimiques ou des antibiotiques – par priver le poisson de la sensibilité hydromécanique nécessaire pour se nourrir, s’orienter dans le courant et nager efficacement avec ses congénères.

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