Pour se nourrir, les étoiles de mer digèrent partiellement leurs proies à l’extérieur de leur corps, après avoir sorti leur estomac par la bouche. Une molécule clé impliquée dans la rétractation de cet organe digestif vient d’être identifiée : le neuropeptide NGFFYamide. Va-t-il nous permettre de développer une solution pour lutter contre certaines proliférations d’échinodermes ?

A Moorea, les coraux des eaux profondes sont morts. Deux causes sont avancées: le cyclone de 2009 qui aurait ravagé les fonds et les surpopulation d'acanthaster. Ici les plongeurs sont dans des eaux peu profondes du lagon, sur une "patate de corail". A l'aide du boîtier de l'appareil de plongée (surtout ne pas toucher les épines car elles sont excessivement venimeuses), un des plongeurs a réussi à décrocher l'étoile de mer et à montrer le dessous de la bête, impressionnantes les tentacules !

Les étoiles de mer cachent bien leur jeu, car certaines d’entre elles peuvent causer de sérieux problèmes environnementaux ou économiques. L’exemple le plus criant nous vient du Pacifique, où des proliférations d’acanthasters pourpres (Acanthaster planci), une espèce corallivore, sont responsables de la destruction de nombreux récifs coralliens. Ainsi, en 2006, plusieurs stations polynésiennes d’étude sur le corail affichaient un taux de recouvrement de 49 %. Trois ans plus tard, il n’était plus que de 2 %, après l'arrivée d'A. planci. À ce jour, la solution miracle pour réduire ces proliférations n’a toujours pas été trouvée.

 Les étoiles de mer ont une petite bouche, ce qui ne les empêche pas de manger de grandes proies. Leur solution : elles sortent leur estomac pour commencer la digestion de leurs victimes dans le milieu extérieur. VancouverAquarium

Une nouvelle piste à suivre vient d’être découverte par des chercheurs de l’université de Londres (Royaume-Uni), menés par Maurice Elphick, qui s’intéressent à la prise de nourriture des échinodermes. Pour s’alimenter, les étoiles de mer dévaginent leur estomac (il sort par leur bouche, ce qui provoque son retournement), et le mettent en contact avec les tissus de leurs proies. Une lente digestion externe commence alors. Elle va se solder par la formation d’un liquide, qui est absorbé lorsque l’estomac se rétracte, puis totalement digéré par dix glandes adaptées. Le lien avec les proliférations d’étoiles de mer ? Le voici…

Durant des études antérieures, la même équipe avait identifié le neuropeptide (une protéine sécrétée par un neurone) qui contrôle la dévagination de l’estomac : SALMFamide. Cette année, elle a découvert son antagoniste, la molécule qui provoque la contraction et la rétraction de l’organe digestif : NGFFYamide. L’information a été publiée dans le Journal of Experimental Biology (JEB).

Les Acanthaster planci se nourrissent exclusivement de corail. Sur cette photographie, l'échinoderme, au centre, a déjà mangé les cnidaires de la moitié droite de l’image (fond blanc). La moitié gauche montre des scléractiniaires sains. Steve L. Martin, Flickr, cc by 2.0


Pour identifier cette protéine, les chercheurs ont étudié l’ensemble des molécules d’ARN issues de la transcription du génome dans des cellules nerveuses d’étoiles de mer communes (Asterias rubens). Plusieurs molécules d’intérêt ont alors été identifiées et analysées avec un spectromètre de masse. Cependant, leur fonction restait encore inconnue à ce stade. Pour remédier au problème, des tests pharmaceutiques ont été réalisés avec des neuropeptides isolés sur des cellules stomacales in vitro, puis in vivo. Le résultat ? Nous l’avons évoqué : NGFFYamide provoque la contraction et la rétraction de l’estomac des échinodermes.

Les étoiles de mer sont des échinodermes, un mot qui signifie « peau d’épines » en grec. Ces animaux marins à symétrie radiaire, ou centrale, possèdent une bouche sur leur face ventrale, au centre d’un cercle de bras tentaculaires. Kijasek, Flickr, cc by nc nd 2.0


Venons-en aux proliférations d’étoiles de mer. Grâce à cette découverte, il est envisageable de créer une substance qui forcerait la rétractation de l'estomac des « envahisseurs » en train de commettre leurs méfaits, les condamnant ainsi à moins manger. Une telle application pourrait également être utile sous nos latitudes, où les étoiles de mer causent parfois de sérieux soucis chez les producteurs de moules et autres coquillages.

Pour l’anecdote, les chercheurs ont également étudié l’origine évolutive du neuropeptide NGFFYamide. L’un de ses plus proches cousins est présent chez l’Homme, où il régule l’anxiété et l’excitation !


FUTURA SCIENCES 8/8/2013

Les étoiles de mer forment une classe d'échinodermes. On dénombre au moins 1 500 espèces1 réparties dans plus de 30 familles vivant dans tous les océans. Elles ont généralement 5 bras, mais peuvent en avoir plus. Celles-ci ont une espérance de vie d'environ 4 à 5 années. Elles sont un symbole maritime important. L'espèce la plus répandue et la plus étudiée est l'étoile de mer commune.




 Détail bras d'étoile de mer polaire (Leptasterias polaris). On y voit des pieds ambulacraires, des épines dans la zone rougeâtre et, au bout en plus foncé, l'ocelle. Photo : André-Philippe D. Picard / cc-by asa 3.0




Les étoiles de mer sont des animaux souvent très colorés. Elles sont reconnaissables à leur forme d'étoile attribuable à leur cinq bras se rejoignant en un centre, le disque circulaire (symétrie radiale pentamère). Les étoiles de mer peuvent mesurer de 5 cm chez la minuscule Leptasterias hexactis à plus de 1 m chez Pycnopodia helianthoides. La plus grande des étoiles de mer, Midgardia xandaras, peut dépasser 1,40 m de diamètre.



 Photo : Dr. Dwayne Meadows, NOAA/NMFS/OPR. / cc-by-asa-3.0



 
Les étoiles de mer sont les premiers invertébrés à posséder un endosquelette. Celui-ci est formé d'osselets cutanés sécrétés par le derme sur toute la surface de l'individu. Chaque osselet est composé de carbonate de calcium (CaCO₃) et de carbonate de magnésium (MgCO₃) et joint avec un autre par une forme spéciale de collagène, appelée catch collagen en anglais (traduction littérale : collagène de capture). La surface aborale (dorsale) et latérale extérieure est caractérisée par la présence d'épines entourées par des pédicellaires prenant racine du péritoine au tégument. Elle est aussi recouverte de papules (branchies cutanés), servant à la respiration (apport de O₂). Toujours sur la surface de l'épiderme, on retrouve au-dessus du disque central et entre deux bras (bivium) la plaque madreporique composée de CaCO₃, servant à l'entrée d'eau salée pour le système hydraulique de locomotion. Les trois autres bras étant des trivium. En plein centre de son disque central se retrouve l'anus. On retrouve finalement à chaque fin des bras un ocelle, servant à l'orientation et la perception du milieu environnant.


 Anatomie d'Asterias rubens Image : Hans Hillewaert / CC-by-asa-3.0 

1 Estomac pylorique
2 Anus
3 Glande rectale
4 Canal hydrophore
5 Madréporite
6 Canal pylorique
7 Cæcum pylorique
8 Estomac cardiaque
9 Gonade
10 Osselets ambulacraires
11 Ampoules.


Sur la surface orale (ventrale), on retrouve au milieu de chaque bras un sillon ambulacraire entouré de pieds ambulacraires (podia), servant à la locomotion. Ces derniers peuvent être facilement protégés par les épines. À chaque bout de bras, on retrouve plusieurs tentacules sensoriels.


Phylum Echinodermata - Photo : Brocken Inaglory / cc-by-asa-3.0




Certaines espèces ont la possibilité de se régénérer, c'est-à-dire la capacité de faire repousser un ou plusieurs de leurs bras si elles en sont détachées. Un bras perdu peut être régénéré en moins d'un mois. Un genre en particulier, Linckia, nommé d'après le naturaliste J.H. Linck, est même capable, à partir d'un bras, de se reconstituer en entier. Elle utilise cette capacité comme moyen de multiplication asexuée. L'étoile de mer du pacifique (Echinaster luzonicus) en a aussi la capacité, de même qu'elle peut elle-même détacher un de ses bras pour se reproduire. Lorsque cette capacité à se régénérer n'était pas connue, et que l'étoile de mer était considérée comme une espèce nuisible, il était courant de les couper en deux et de les rejeter à la mer afin d'en contrôler la population. Ce qui avait tout l'effet contraire.



On les retrouve à toutes les profondeurs dans tous les océans. Celles couramment aperçues sont des espèces intertidales qu'on retrouve particulièrement le long des côtes. D'autres habitent sur les plages recevant de grandes vagues. Enfin, d'autres espèces vivent dans une grande variété d'habitats benthiques, souvent à de grandes profondeurs dans l'océan. Asterias est un genre souvent retrouvé sur la côte est des États-Unis. Pisaster, de même que Dermasterias, se retrouve sur la rive opposée, la côte ouest.



Gomophia gomophia - Photo :Nick Hobgood / cc-by-asa-3.0




ALIMENTATION : Elle se nourrit grâce à son orifice buccal, situé sur sa face ventrale et composé de cinq «dents». Ses pièces buccales sont d'ailleurs un élément qui sert pour sa classification.


L'étoile de mer est principalement un prédateur, mais quelques espèces sont filtreurs. Son régime alimentaire est principalement constitué de proies immobiles ou se déplaçant lentement. Il peut se constituer de mollusques, crabes, corails, vers, crustacées, polychètes, échinodermes, d'autres invertébrés, et même parfois de petits poissons. 

Protoreaster linckii - Photo :  Arpingstone / domaine public


Pour s'alimenter d'un bivalve, par exemple, elle envahit celui-ci avec ses pieds ambulacraires et le force à s'ouvrir. La force déployée par le système aquifère (hydraulique) pour ouvrir un bivalve peut atteindre 12,75 newtons, ce qui peut représenter l'effort nécessaire à un humain pour lever d'une main une masse d'environ 500 kg. Après une demi-heure, le bivalve est fatigué et ses muscles se relâchent. Une fois assez ouvert, l'étoile de mer dévagine son estomac à l'intérieur à l'aide de la contraction de sa paroi corporelle et prédigère l'animal avec des enzymes gastriques provenant du cæca pylorique. Une fois digéré, l'estomac est réinvaginé par la relaxation de la paroi corporelle et la contraction des muscles. Le contenu est ensuite digéré dans les estomacs. Si le spécimen de bivalve est petit, il peut être ingéré au complet et digéré, pour ensuite éjecter la coquille.

La digestion est faite dans deux estomacs séparés, l'estomac cardiaque et l'estomac pylorique. L'estomac cardiaque est comme un sac situé au centre. Il peut être sorti du corps. Quelques espèces utilisent la grande endurance de leur système aquifère (hydraulique) pour ouvrir la coquille des mollusques et introduire leur estomac à l'intérieur (digestion externe). Cela leur permet de chasser des proies beaucoup plus grandes qu'elles et même de petits poissons.

REPRODUCTION : La plupart des étoiles de mer ont des sexes séparés (diécie). Ils se reproduisent généralement de façon sexuée, mais le peuvent aussi de façon asexuée. Une paire de gonades réside dans chaque bras et d'où chacun est relié à l'extérieur au pore génital, par le conduit reproducteur. Au début de l'été, chaque sexe expulse dans l'eau soit des œufs ou du sperme produits respectivement par les ovaires et les testicules. La fertilisation est donc externe.


L'Acanthaster Planci est recouverte d'épines venimeuses. Photo : JSLUCAS75 / cc-by-asa-3.0


Danger des étoiles de mer pour l'homme : La grande majorité des étoiles de mer sont inoffensives pour l'homme.  Les prédatrices chassent principalement des animaux plus lents qu'elles, qu'elles piègent entre leurs nombreux bras pour les étouffer, avant de dévaginer leur estomac sur leur proie pour la digérer lentement : ce mode de prédation ne permet pas d'agresser efficacement des animaux plus gros ni plus rapides.

 
Cependant, certaines espèces peuvent présenter un danger relatif par leur système de défense, comme l'acanthaster pourpre, qui est connue pour être un prédateur des coraux de la grande barrière d'Australie : de grande taille, elle est hérissée de piquants venimeux pouvant être dangereux pour l'homme.


Étoiles de mer frites - Photo : damnblast / cc-by-a-2.0 Generic



A noter : Certaines grosses étoiles de mer sont occasionnellement consommées frites dans plusieurs pays asiatiques, mais leur valeur marchande est bien inférieure à celle des holothuries, et elles ne sont pratiquement pas exportées.




Wikipedia août 2013