- Éponges d'eau douce
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Éponge d'eau douce
Les éponges d'eau douce ont longtemps été considérées comme des végétaux, mais ce sont (comme toutes les éponges) des animaux pluricellulaires primitifs d'organisation très simple (Métazoaires). Elles peuvent - comme les coraux - quand elles croissent à la lumière abriter une algue symbiotique.
Dans le monde, sur plus de 10 000 espèces d'éponges regroupées dans les Spongiaires (en 3 classes et nombreuses familles), seules quelques espèces vivent vivent en eau douce ; ces dernières appartiennent toutes à une seule et même sous-famille (les Spongillinae) classée dans l'une des 3 grandes classes d'éponges, celle des démosponges (parfois dénommée silicosponges car leur squelette est toujours constitué de silice et non de calcium comme dans les autres éponges). Dans cette classe elles sont toutes comprises dans l’ordre des Haplosclerida.
De nouvelles espèces sont encore découvertes, avec par exemple 3 nouvelles espèces de Tethya décrites en 2001[1] et de nombreuses zones tropicales et équatoriales restent sous-explorées pour cette catégorie d'organismes.
Les éponges d'eau douce sont généralement molles et fragiles, mais il existe en zone tropicale quelques espèces encroûtantes très dures (texture évoquant presque une mousse de plastique dur), par exemple en Afrique celles du genre Corvospongilla (Annandale, 1911)
Les organismes adultes sont coloniaux. On a longtemps cru que ces colonies vivaient fixées et immobiles, avant de démontrer qu'elles étaient capables de se déplacer de plusieurs centimètres par mois sur le substrat. Leurs larves sont planctoniques et mobiles, sensibles à la lumière, ce qui facilite leur dissémination.
Description
Les types d'éponges d'eau douce (formes, tailles, couleurs...) sont variés et chaque espèce peut prendre des apparences très différentes selon son âge et le biotope où elle vit.
Les éponges d'eau douce prennent ainsi trois grandes formes ;
- Croûte plus ou moins fine sur le substrat (sous les roches par exemple, ou dans les zones de fort courant),
- dressées (tubulaires et massives ou à ramifications digitées), elles sont plus massives quand le courant est faible ou absent (lacs) et plus fines et petites quand le courant est important
- enveloppantes (en manchon gainant une branche ou un poteau par exemple)
Couleur : À l'ombre ou à grande profondeur, elles ont généralement une couleur blanc-crème ou blanc gris ou jaunâtre. À la lumière elles prennent une couleur plus foncée ; vert à brun.
Taille : généralement centimétriques, avec très rarement des éponges encroutantes qui dans certains lacs peuvent occuper des surfaces importantes, avec jusqu'à plusieurs centimètres d'épaisseur.
Une même espèce peut prendre toutes ces formes et des couleurs différentes (symbiose alguale), c'est pourquoi leur identification ne peut être faite que par un spécialiste qui en observera l’organisation interne et le squelette (forme et agencement des spicules) et les gemmules.
Structure organisationnelle : Les éponges d'eau douce - comme les éponges de mer et à la différence de tous les autres invertébrés qui sont triploblastiques (organisation en triple feuillets), hormis les cnidaires - sont "diploblastiques" (c'est à dire que leur organisme est constitués de deux feuillets cellulaires). Ces deux feuillets cellulaires sont :- une membrane cellulaire externe dite « "ectoderme" » ; (ou « feuillet ectoblastique ») dont toutes les cellules sont des pinacocytes pami lesquels s’ouvrent les pores inhalants permettant à l'éponge de respirer et se nourrir
- une membrane interne dite "endoderme" (ou feuillet endoplastique) constituée de cellules spécialisées dites « "choanocytes" ». Ces choanocytes sont flagellées et contribuent avec les mouvements de contraction et d'expansion de l'éponge à assurent la circulation de l’eau et de nutriments.
Entre ces deux feuillets se trouve une couche de substance gélatineuse (dite « mésoglée ») contenant deux autres sortes de cellules.
- les scléroblastes (ce sont elles qui sécrétent les spicules de silice formant le squelette des éponges d'eau douce)
- les amoebocytes (elles contribuent à transporter la nourriture prélevée dans l'eau à l'intérieur l’éponge)
Elles ne forment pas de tissus à proprement parler car il n'y a pas d'adhésion cellulaire. Une éponge peut d'ailleurs être rapée et broyée, puis passée au tamis.. Ses cellules restent capables d'à nouveau se réunir et se réorganiser en une seule colonie.
Leur organisme est entièrement organisé autour d'un squelette diffus constitué de spicules et de spongine (fibre élastique cornée qui forment l'essentiel du mésenchyme). Les spicules sont monoaxones chez toutes les espèces de mégasclères et chez certaines microsclères. Leur entrelacement constitue le squelette rudimentaire de l'éponge. Sur ce squelette s'organisent des cellules externes formant une sorte de peau percée de micropores (ostium) alors que les cellules internes s'organisent autour d'un système de canaux plus complexe que chez les autres éponges. Les choanocytes forment des myriades de minuscules « corbeilles vibratiles » reliées au milieu extérieur par un réseau complexe de canaux débouchant aux oscules, des pores macroscopiques dispersés. Des ouvertures permettent à l'eau d'entrer dans l'éponge via des canaux aquifères irrégulièrement disposées et dont la disposition dans l'espace change régulièrement, l'éponge vivante réorganisant perpétuellement sa structure interne et son squelette.
Habitats, distribution et répartition[2]
Les éponges d'eau douce ont colonisé de nombreux milieux sur les cinq continents ; des tropiques aux zones circumpolaires ; des torrents aux étangs, en passant par les fleuves et lacs.
Elles vivent le plus souvent à moins de deux mètres de profondeur,sous les roches, sur des parois de berges naturelles ou artificielles, sur les branches immergées (en manchon) ou sur les objets tombés au fond, souvent près des berges. Mais quelques espèces ont été trouvées en profondeur, au fonds de lacs tropicaux (par exemple dans le Lac Tanganyika selon Richard Evans). Hormis quelques espèces communes plus opportunistes, la plupart des éponges d'eau douces nécessitent des conditions physico-chimiques et environnementales précises et biogéographiquement restreintes[3] qui en feraient des bioindicateurs intéressants si elles étaient plus faciles à identifier.- Les genres Spongilla et Ephydatia sont cosmopolite ;
Spongilla lacustris, Eunapius fragilis et Ephydatia mulleri sont les plus communes, grâce à une grande tolérance aux conditions environnementales (CO2 et oxygène dissout, pH, turbidité, matière organique en suspension, nutriments, luminosité, etc.) ; - Les genres Stratospongilla et Radiospongilla n'ont à ce jour été trouvés qu'en zone tropicale ;
Classification
On distingue 3 familles d'éponges d’eau douce
- les Spongillidae Gray, 1867 (18 genres), Elles sont définies par Brien (1969 et 1970) comme à grandes cavités sous-ectosomiques. Leur squelette est réticulé, formée d’oxes ou de strongyles (lisses ou épineux), associés en fibres ou en faisceaux par de la spongine. Elles produisent à l'automne d’abondantes gemmules sphériques dont l’enveloppe comporte une couche alvéolaire (dite souvent pneumatique) renforcée de spicules particuliers les gemmosclères.
- les Potamolepidae Brien, 1967 (2 genres) ; Ce sont des éponges d’eau douce à charpente squelettique réticulée, rigide, formée essentiellement de strongyles courbes, auxquels peuvent s’ajouter des oxes ectosomiques ou intermédiaires. La multiplication asexuée a lieu par statoblastes recouvrantle substrat à la base de l’éponge. Ces statoblastes sans couche pneumatique sont couverts de macrosclères normaux et de microsclères particuliers.
- la famille des Lubomirskiidae Brien, 1969 qui a été créée pour classer un seul genre (Lubomirskia Dybowski 1880), trouvé dans le lac Baïkal et présentant des caractéristiques particulières, mais la pertinence de ce genre et de sa famille sont discutées.
Structure
Toutes les éponges d'eau douce (Comme les démosponges marines) sont de type leucon et raghon (types les plus complexe d'Éponges).
Leur squelette est constitué de spicules siliceuses ou de spongine, présentant une (monactine) à quatre pointes (tétractine). Il est souvent souple et mou, hormis chez chez quelques espèces tropicale produisant un manteau très dur.Certaines spicules de grande taille sont dits mégasclères. Elles sont indispensables à la structure de l'animal. D'autres, plus petites (les microsclères), sont noyées dans le parenchyme lui conférant solidité, cohérence et souplesse globale, ces éléments pouvant cependant localement être consamment réarangés par la colonie. La forme et taille de ces spicules servent à l'identification des espèces via une clé de détermination, car l'apparence (forme, taille, couleur) de l'éponge est très variable au sein de toutes les espèces.
Bien qu'apparemment très primitives et inorganisées les cellules de certaines éponges d'eau douce ont une capacité de mouvements [4],
Des éponges d'eau douces peuvent (modestement) se déplacer
Certaines des cellules de l'éponge manifestent à l'échelle de la colonie des comportements relativement coordonnés, grâce semble-t-il à certaines cellules fonctionnant un peu comme dans un système nerveux en étant émettrice ou réceptrice de signaux chimio-électriques faibles[5] [6] [7] [8]) et comme dans un système musculaire primitif [9] [10] [11] [12].
Par exemple l'éponge d'eau douce Tethya Wilhelma se contracte rythmiquement en évacuant une grande partie de son eau et en réduisant jusqu'à 73,3 % de son volume en quelques dizaines de minutes. Ce rythme contraction/expansion suit un cycle caractéristique de 4 phases (contraction et expansion) avec des contractions sensiblement plus longues la nuit.
Ces constrictions semblent pilotées par le pinacoderme, déclenchées au niveau local et réparties sur la surface de l'éponge à une vitesse de 12,5 μm par seconde.
Des molécules (dont la sérotonine) évoquant des fonctions pseudohormonales ou de conduction électrique pourraient contrôler ces contractions[13]Le rythme de contraction/détente semble propre à chaque colonie, ce qui évoque l'embryon d'une horloge biologique interne.
Si deux clones d'une même éponge fusionnent, le rythme individuel de contraction de chaque éponge persiste plusieurs jours, jusqu'à formation d'un nouvel individu colonial dont les cellules ont totalement synchronisé leur rythme. Cette observation a fait de T. Wilhelma un organisme modèle pour l'étude du développement de la transduction aneurale d'un signal et des mécanismes évolutifs qui dans l'évolution des métazoaires auraient pu être à l'origine du système nerveux complexe développé chez les animaux dits supérieurs.On trouve aussi chez certaines éponges d'eau douce et marines des cellules ("Myocites") évoquant des fonctions neuro-musculaires primitives[14] [15] et au moins trois types cellules sont mobiles et contribuent au réarrangent permanent de la structure interne de l'éponge qui peut être complètement renouvelée en une heure chez certaine espèces[16]. Certaines éponges marines[17], mais aussi d'eau douce sont capables de locomotion active, sur des supports aussi divers que du verre, plastique ou catoutchouc où on les a observé en train de ramper à une vitesse pouvant atteindre 160 microns / h (soit 4 mm / jour). Des filaments d'actine ont été mis en évidence chez certaines éponges [18]. Le plissement du caoutchouc montre que l'éponge est capable de l'équivalent d'un effort de traction. Des éponges montrent même des préférences pour certains susbstrats (plus adhésifs) et suivent par exemple des rainures. Cependant on n'observe pas de propagation par reptation rythmique, comme chez la plupart des espèces qui se déplacent en rampant. Il semble que le déplacement des éponges soit une résultante de la somme des comportement exploratoires des cellules "locomotrices" qui composent la surface inférieure de l'éponge. Ce mode de locomotion est lié à l'exceptionnelle plasticité de la morphologie de l'éponge, qui ne semble pas avoir été signalé chez d'autres métazoaires, et a d'importantes implications écologiques [19]
Respiration, nutrition et métabolisme
Les éponges ne disposent pas de bouche ni de système excréteur..
Respiration : Comme chez les éponges marines, les choanocytes des chambres choanocytaires créent un courant d'eau grâce au battement de leur flagelle. Certaines éponges sont en outre animées de lents mouvement d'expansion et contraction qui évoquent les mouvements de la respiration chez les animaux supérieurs. Le dioxygène et les particules alimentaires (Dinoflagellés, Bactéries et diverses particules organiques fines...) sont capturés par ces mêmes choanocytes.
Alimentation, digestion : En zone tempérée, les éponges d'eau douce sont peu actives en hiver, ou meurent quand elles sont prises dans la glace. L'essentiel de leur nourriture est consommée au printemps et en été.
Elles se nourrissent de particules en suspension (bactéries, micro-plancton végétal). capturées par les choanocytes à l’aide du flagelle, puis transférées aux amibocytes (cellules mobiles) qui commencent leur digestion et diffusent ces aliments vers les cellules à collerette (digestion finale intracellulaire dans l'ectoderme ou l'endoderme). Les déchets métaboliques sont évacués par les oscules via les canaux les plus proches.Métabolisme et excrétion : Une partie des déchets (silice) sert à produire le matériau qui donne sa consistance caractéristique aux éponges d'eau douce, les déchets métaboliques sont évacués dans la masse d'eau qui les baigne (sous forme d'ammoniac pour les déchets azotés)..par les pores exhalants.
Croissance et reproduction
Croissance : En zone tempérée, les éponges d'eau douce ont une période de croissance réduite à quelques mois (printemps-été). Les éponges marines ont un milieu interne proche du milieu externe et n'ont donc pas besoin d'osmorégulation.
Au contraire, les éponges d'eau douce doivent maintenir un milieu interne plus salé que le milieu externe. Elles ont donc développé un système d'osmorégulation formé de l'équivalent d'un réseau de vacuoles contractiles qui évacuent le surplus d'eau douce.Reproduction : La plupart des espèces de démosponges sont hermaphrodites ou changent de sexe selon l'année (phénomène mis en évidence par Pennak en 1978 chez Spongilla lacustris) et peuvent à la fois avoir une reproduction sexuéee et asexuée.
Reproduction sexuée :
Les spermatozoïdes sont émis en été dans l'eau via les pores exhalants (oscules). Ils y nagent à la recherche d'un pore inhalant d'un autre individu. Là, la fécondation peut se produire, au sein de l'éponge réceptrice, dans la mésoglée. Il se forme alors un œufs, puis un embryons. Les larves ciliées et donc mobiles, une fois libérées de leur oeuf, sont évacuées par les oscules. Cette larve planctonique pélagique est dans un premier temps photophile (attirée par la lumière). Quand elle arrive à maturité, elle devient au contraire photophobe et donc repoussée (par la lumière) vers le fond ou des objets sombres où elle se fixera pour former une nouvelle éponge. Elle se fixe sur le substrat (pierre, coquille, branche morte..et commence à produire une nouvelle éponge.Reproduction asexuée : Elle présente deux formes complémentaires ;
1) Une reproduction par fragmentation
2) En automne, les éponges des zones tempérées et froides forment des gemmules. Ce sont des structure sphériques (diamètre : 150 à 1000 µm) entourée d'une couche protectrice formée de spicules particuliers (gemmosclères). Chaque gemmule contient des amibocytes pas encore différenciés (ou « archéocytes ») qui pourront produire une nouvelle éponge, clone de la "mère". La gemmulation a lieu en fin d'automne en chez les espèces de régions tempérées et en fin de saison des pluies ou toute l'année en zone tropicale. Le processus est identique chez toutes les espèces :
- De petits amas cellulaires se créent dans le tissus de l'éponge par regroupement de deux types de cellules : des archéocytes et des trophocytes (cellules nourricières mobiles) apparus dans le mésohyle. Les archéocytes se nourrissent ensuite (par phagocytose) des trophocytes ; Le cytoplasme de ces archéocytes augmente alors en volume et s'emplit de « phagosomes » (restes de cytoplasme trophocytaire) ; ceci jusqu'à ce que tous les trophocytes soient consommés.
- Les phagosomes sont alors transformés en plaquettes vitellines (réserve de nourriture) présentant un aspect morphologique caractéristique [20].
Un épithélium de spongocytes se forme alors autour de cet amas cellulaire. Cet épithélium sécrète une enveloppe (dite « coque gemmulaire ») formée d’une couche dense interne de spongine, d’une assise alvéolaire formée d’un réseau lâche de travées de spongine délimitant des alvéoles et d’une assise externe siliceuse dense - La gemmule est libérée lors de la décomposition de l'éponge. Chez certaines espèces les gemmules ne vont "germer" qu'après être passé par une phase froide (processus rappelant la vernalisation chez les végétaux)
Prédateurs et interactions durables
Leurs prédateurs sont mal connus. Les éponges siliceuses semblent évitées par les prédateurs généralistes des eaux douces, et épargnées par les escargots. Divers auteurs ont noté qu'elles dégageaient une odeur particulière (un peu piquante), qui peut-être les rend inappétentes pour d'autres animaux. Il est possible que leurs spicules jouent le même rôle.
Des larves de phryganes semblent capable de se nourrir d'espèces du genre Spongilla[21]
Enfin, si les éponges mangent des bactéries, elles sont aussi colonisées par de nombreuses bactéries, voire par des des algues symbiotes ou opportunistes (qui leur donne une couleur verte ou brun-vert).
état des populations, pression menaces
L'état des populations d'éponges d'eau douce, en particulier pour les plus rares est mal connu, mais on sait que certains polluants affectent leur développement ou la production de gemmules ou les tuent (certains pesticides, biocides et métaux lourds). En laboratoire des Ephydatia fluviatilis d'origine nord américaine exposées à du cadmium et du mercure (de 1,000 à 0,001 ppm durant un mois) montrent une réponse progressive corrélée à ces polluants : la colonie survit aux faibles doses (avec gemmules normale gemmoscleres); puis des doses un peu plus élevées induisent des gemmules mal gemmosclérées et la mort de la colonie [22]
Systématique
Phylogénie
Le développement de la systématique moléculaire permettra de vérifier ou corriger le classement systématique ancien.
Exemples d'éponges d'eau douce
Les plus connues en zone tempérée et froide sont Spongilla lacustris et Ephydatia fluvialis, mais on peut Europe de l'Ouest rencontrer dans les eaux douces diverses espèces d'éponges :
- Ephydatia fluviatilis, plus rare au nord, où elle est souvent trouve dans des lacs eutrophes (absent des lacs dystrophes, mais aussi oligotrophes et mésotrophes en Norvège) avec macrovegetation luxuriante et à taux élevé de calcium (au moins 12,8 mg par litre avec pH élevé (sup ou égal à 7.3).; trouvée jusqu'à 341 m d'altitude en Norvège[23]. C'est une des éponges capables de se déplacer [24]
- Ephydatia muelleri, trouvée Jusqu'au nord du cercle arctique, jusqu'à 1030 m d'altitude en Europe du Nord) ; dans les lacs acides dystrophes, mais généralement absent des lacs acides et de ceux où la concentration de calcium est très faible. Aussi présent dans les lacs mésotrophes avec une moyenne à faible teneur en calcium et de niveau de pH.,
- Anheteromeyenia ryderi, rare en Europe du Nord (trouvée dans sud et centre norvège,
- dans des lacs de basse-terre) cette espèce est souvent trouvée avec Spongila lacustris qui apprécie aussi les eaux acides dystrophes[25]
- Eunapius fragilis, rare en Europe du nord (trouvée dans seulement 5 sites (lacs eutrophes) dans le sud de la norvège)
- Sanidastra yokotonensis,
- Spongilla lacustris, prend souvent une forme digitée ( Jusqu'au nord du cercle arctique et jusqu'à 1397 m en Europe du Nord) Plutôt dans les milieux légèrement dystrophes et un peu acides et pauvres en calcium et magnésium, rare dans les lacs eutrophes riches macrovegetation et les sites à forte concentration de calcium et de magnésium. Rarement trouvée conjointement à E. fluviatilis[26]
- Trochospongilla horrida ; En Europe du nord, elles est plutôt trouvée dans les milieux pauvres en calcium et en magnésium[27]
Certaines espèces
Annexes
Bibliographie
- Guillaume Lecointre et Hervé Le Guyader Classification phylogénétique du vivant éditions Belin
- Henri tachet et al. Invertébrés d'eau douce, CNRS ed, paris, Sept 2003.
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533 pages.
Notes et références
- Référence Tree of Life Web Project : Demospongiae (en)
- Référence Fauna Europaea : Demospongiae (en)
- Référence ITIS : Demospongiae Sollas, 1885 (fr) ( (en))
- Référence Animal Diversity Web : Demospongiae (en)
- Référence NCBI : Demospongiae (en)
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Voir aussi
Articles connexes
Liens externes
- Photographie en eau douce d'une grande tache arrondie de spongilla lacustris, plaquée sur une roche (DORIS)
- Photographies de fonds de lacs, dont éponges vertes
- Divers types d'éponges photographiées (Danemark)
- Eponges (Spongilla lacustris) croissant en se ramifiant sur des tiges de roseaux immergés
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