Etude spatio-temporelle de la chimie de l'endolymphe en relation avec la calcification de l'olithe chez les poissons téléostéens

Spatio-temporal study of endolymph in relation to otolith calcification in teleost fishes

• Auteur / Autrice : Gil Borelli
• Direction : Patrick Payan
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de la vie
• Date : Soutenance en 2001
• Etablissement(s) : Nice
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la vie et de la santé (Nice ; 1992-....)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Calciprotéines

Téléostéens

Otolithes fossiles

Résumé

Situé dans l'oreille interne des Poissons Téléostéens, l'otolithe est un biominéral composite (99,9% de CaCO3 et 0,1% de matrice organique) qui participe aux fonctions d'équilibration et d'audition. La croissance de l'otolithe est un phénomène cyclique, synchronisé sur le rythme circadien, qui se produit dans un milieu acellulaire, l'endolymphe. La plupart des éléments (Na+, K+, Ca tot, pH, CO2 tot, Mg2+, PO43-, protéines, collagènes, protéoglycans et acides aminés) sont répartis de façon hétérogène selon des gradients proximo-distaux à l'intérieur du compartiment endolymphatique. L'orientation spatiale des gradients endolymphatiques est liée à la diversité de la cartographie cellulaire de l'épithélium sacculaire (7 types de cellules dont 2 types de ionocytes). La zone proximale est à la fois le site de sécrétion des protéines de l'endolymphe et d'entrée du Ca2+ (voie paracellulaire principalement). La présence des gradients ioniques et organiques influence la composition et la croissance de l'otolithe. L'endolymphe exprime une activité anticalcificatrice qui prévient la précipitation incontrôlée de CaCO3. Durant le nycthémère, les variations des concentrations endolymphatiques de protéines et collagènes induiraient la formation de la matrice organique responsable de la rythmicité du dépôt de CaCO3. Nous avons étudié la composition de l'endolymphe lors de 2 situations environnementales (jeûne alimentaire et stress Cl2) connues pour modifier la croissance de l'otolithe. L'ensemble des résultats a permis d'élaborer un modèle de fonctionnement intégré du complexe otolithe-endolymphe-épithélium sacculaire en insistant sur l'importance relative (facteurs limitants et/ou régulateurs) des différents paramètres calcificateurs : Ca2+, équilibre acido-basique et composés organiques.

Otolith is a composit biomineral (CaCO3 99,9% and organic matrix 0,1%) localized in the inner ear of teleost fishes. It is involved in equilibration and hearing functions. The otolith growth is a cyclic process synchronised on the circadian rhythm and takes place in the acellular endolymph fluid. Most of endolymphatic elements (Na+, K+, Ca tot, pH, CO2 tot, Mg2+, PO43- and proteins, collagens, proteoglycans, amino-acids) show a lack of uniformity in the endolymph. Spatial distribution of endolymphatic gradients (proximo-distal) is in relation to the cellular diversity of the saccular epithelium (7 cellular types). The endolymphatic protein secretion and the paracellular Ca2+ influx take place in the proximal area. Organic and ionic gradients contribute in the otolith composition and growth. Anticalcifying activity of endolymph avoid uncontrolled precipitation of CaCO3. During the nycthemeral cycle, the variation of proteins and collagens concentrations in endolymph likely induce the rhythmicity of organic matrix formation and CaCO3 deposition. We studied the endolymphatic composition during 2 environmental conditions (starvation and Cl2 stress) known to modify the otolith growth. Our results allow to establish an integrative model for the otolith calcification with a special emphasis with the Ca2+ flux, acido-basic and calcifying parameters.