Entre science et imaginaire: une lueur dans un océan de ténèbres

Romain Gaspoz et Louis Klay - 3M2 – Travail de maturité – Une lueur dans un océan de ténèbres
Travail de Maturité
Une lueur dans un océan de
ténèbres
Par Louis Klay et Romain Gaspoz
Sous la direction de M. Markus Jordi
Novembre 2010
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Romain Gaspoz et Louis Klay - 3M2 – Travail de maturité – Une lueur dans un océan de ténèbres
Résumé de Louis Klay
À la suite d'une expédition maritime au dessus de la dorsale médio-atlantique, une équipe de
scientifiques fit une découverte étonnante. Un spécimen appartenant à une nouvelle espèce.
Cet individu fut remarquée par sa bioluminescence extraordinaire ainsi que par son organe
unique lui permettant de capturer des échinodermes, appelé l'appendice.
Cette particularité le place dans un nouveau genre : les appendigidés.
Afin de rendre la bioluminescence plus importante aux yeux de la communauté scientifique, il
a été nommé d'après l'étoile du matin, Vénus, la planète associée à Lucifer, le porteur de
lumière. Sous la pression d'un sponsor germanique, il a finalement été baptisé : le
Morgenstern. En l'observant dans son élément, les scientifiques ont pu établir son mode de
vie.
L'espèce fait preuve d'un dimorphisme sexuel très marqué. Tandis que la femelle passera la
première partie de sa vie à chasser autour des sources hydrothermales, en attirant ses proies
grâce à la bioluminescence qu'elle produit, le mâle passera toute sa vie à chercher une femelle,
sans se nourrir autrement que son vitellin. Une fois réunis, ils fusionneront ensemble. Dès
lors, la mâle pourra repérer des échinodermes, présents en abondance autour des sources
hydrothermales, la femelle ayant abandonné ses yeux contre des photophores orbitaux. C'est à
ce moment que l'appendice de la femelle se montrer utile. Celui fonctionne de la même
manière qu'un grappin. Des languettes constituées de muscles et garnies de cils rigides se
referment sur une proie avant de se faire dissoudre par un simili-estomac constituant une
partie de l'appendice. Puis, le bol alimentaire remontera le tube de l'appendice afin de
rejoindre les intestins où les nutriments entreront dans le sang.
Cette capacité de bioluminescence a marqué les scientifiques par l'emplacement des
photophores et par leur structure. La femelle possède deux photophores orbitaux, dont la
structure et le fonctionnement n'ont été observé que sur un seul autre poisson, des plages de
petits photophores sur la tête de l'appendice, lui permettant d'éclairer le plancher océanique
pour que le mâle puisse repérer des proies, et un grand photophore pendu au palais,
étonnamment efficace.
Ce mode de chasse passif fait parti de l'adaptation des espèces abyssales à limiter leur
dépenses en énergie. Afin de ne pas devoir constamment nager pour rester stable, le fait que le
Morgenstern possède un squelette très fin, entouré de peu de muscles le rend moins lourd. En
effet, dans les abysses, la nourriture est rare, tout comme les partenaires sexuels. Le
Morgenstern adopte une parade évolutive avec la fusion des deux individus. Ainsi, la femelle
fournira au mâle des nutriments, pendant qu'il lui fournira un apport constant en sperme ainsi
que sa vision.
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Romain Gaspoz et Louis Klay - 3M2 – Travail de maturité – Une lueur dans un océan de ténèbres
Résumé de Romain
Au matin du lundi 10 mai 2002, une équipe de chercheurs, composée d'une biologiste marin,
nommé François Desbruyères, et d'un océanologue, Markus Kzev, part en expédition sur la
dorsale médio-Atlantique. Ils remontent un poisson étrange, d'une plongée en sous-marin.
Celui-ci fut d'abord repéré, à 4000 mètres de profondeurs grâce à sa luminescence très
marquée. Son étude poussée s'explique par le fait qu'il présente des caractéristiques jamais
encore observées. En effet, un tube terminé d'une boule pend sous son corps et prend base au
dessous de son ventre. Celui-ci lui permet de se nourrir de la faune benthique. Cet organe va
être nommé appendice. Ce poisson possède certaines caractéristiques des saccopharynx, ce
qui lui vaut sa classification dans l'ordre des saccopharyngiformes. Mais, les deux familles qui
en découlent ne semble pouvoir l'accueillir, ainsi, une nouvelle famille a été découverte : les
appendigidés, nom donné provisoirement à cause de l'appendice de cette espèce.
L'espèce est ensuite nommée Morgenstern, son nom vernaculaire et Saccopharynx lucifera,
son nom latin. L'explication du choix de ce nom repose dans son appendice. Celui-ci peut
s'apparenter à une étoile du matin, ancienne arme médiévale composée d'un bâton relié à une
chaîne se terminant par une boule de métal. L'effet que provoque sa luminescence bleue au
cœur du noir des abysses aura aussi fait pensé à Vénus, l'étoile du matin, associée à Lucifer, le
porteur de lumière. Son mode de vie doit être adapté aux conditions rudes de son milieu. En
effet, le Morgenstern vit a proximité de la dorsale médio-Atlantique aux abords des sources
hydrothermales, à 4000-5000 mètres de profondeur. Il n'y a donc pas de lumière, la pression y
est très forte, il y règne une température proche de 0° C, et la nourriture et les partenaire
sexuels y manquent. Le Morgenstern présente un dimorphisme sexuel très marqué. Le mâle
reste au stade d'alevin. Son seul but, étant complétement dépendant de la femelle, est de
trouver une partenaire avant d'avoir terminé les réserves nutritives de son sac vitellin. Pour ce
faire, il est aidé par des hormones sécrétés dans l'eau par la femelle. Quand le mâle trouve une
partenaire, il se lotit dans un orifice au bas du ventre de la femelle, et une connexion des tissus
a lieu. Ainsi, il peut apporter sa vue par connexion nerveuses à la femelle qui est aveugle.
Cette connexion permet un apport constant de sperme, parade évolutive au manque de
partenaire sexuel. La femelle, elle, fournis les nutriments nécessaires au mâle, via une
connexion sanguine, ainsi qu'une protection. Lors de sa vie en solitaire, la femelle se nourrit
de copépodes, de poissons de taille moyenne et de céphalopodes. Elle possède un estomac et
une bouche dilatables, ce qui lui permet d'avaler des individus qui font presque sa taille. Ses
proies sont attirées par ses différents photophores. Elle en possède un au palais et un dans
chaque globe oculaire, à la place des yeux absents, ainsi qu'une plage de photophores sur la
tête de l'appendice. Elle adopte donc un mode de chasse passif. Lors de la phase de couple, la
femelle se nourrit avec son appendice. Les photophores présents à sa base permettent un
éclairage du plancher océanique et ainsi, le mâle peut guider la femelle vers une proie. La
femelle peut ensuite capturer une proie en refermant les languettes de la tête de son appendice
dessus. Dans cette tête, se trouve une sorte d'estomac, qui va alors dissoudre les pics des
oursins ou la carapace d'une proie quelconque et entamer la digestion. Puis le chyme peut
remonter via le tube et finir de se faire digérer dans les intestins. Ce mode de prise de
nourriture lui permet de se nourrir d'oursins, d'échinodermes, ou d'étoiles de mer, très présents
aux alentours des monts hydrothermaux.
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Romain Gaspoz et Louis Klay - 3M2 – Travail de maturité – Une lueur dans un océan de ténèbres
Table des matières
Introduction personnelle de Romain.........................................................................................................................1
Introduction personnelle de Louis.............................................................................................................................1
Introduction...............................................................................................................................................................1
Circonstances de la découverte.................................................................................................................................2
Introduction de l'animal.............................................................................................................................................5
Caractéristiques du milieu de vie..............................................................................................................................6
Le plancher océanique...............................................................................................................................................9
Localisation de l'espèce...........................................................................................................................................11
Taxinomie................................................................................................................................................................12
Caractéristiques.......................................................................................................................................................13
Mode de déplacement..............................................................................................................................................14
Alimentation............................................................................................................................................................14
Comportement alimentaire......................................................................................................................................14
Importance des nageoires........................................................................................................................................15
Flottabilité nulle......................................................................................................................................................15
Anatomie et physiologie interne.............................................................................................................................16
Système digestif......................................................................................................................................................16
Anatomie.................................................................................................................................................................16
L'appendice du Morgenstern...................................................................................................................................18
Partie buccale de la tête...........................................................................................................................................19
Mode de fonctionnement.........................................................................................................................................20
Système cardiovasculaire........................................................................................................................................22
Anatomie.................................................................................................................................................................22
Physiologie..............................................................................................................................................................22
Système ventilatoire................................................................................................................................................23
Anatomie.................................................................................................................................................................23
Physiologie..............................................................................................................................................................24
Physiologie..............................................................................................................................................................24
Système sensoriel....................................................................................................................................................25
Anatomie.................................................................................................................................................................25
Physiologie..............................................................................................................................................................25
Système reproducteur..............................................................................................................................................27
Anatomie.................................................................................................................................................................27
Physiologie..............................................................................................................................................................27
Symbiose mâle-femelle...........................................................................................................................................28
Développement embryonnaire du Morgenstern......................................................................................................30
La Bioluminescence................................................................................................................................................32
Introduction.............................................................................................................................................................32
La réaction chimique...............................................................................................................................................32
Les photophores......................................................................................................................................................32
Les photophores du Morgenstern :..........................................................................................................................33
Les photophores orbitaux........................................................................................................................................33
Les photophores de l'appendice...............................................................................................................................34
Le photophore du palais..........................................................................................................................................34
Activation des photophores.....................................................................................................................................35
Conclusion scientifique...........................................................................................................................................36
Conclusion personnelle de Romain.........................................................................................................................36
Conclusion personnelle de Louis............................................................................................................................37
Remerciements........................................................................................................................................................37
Bibliographie...........................................................................................................................................................38
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Romain Gaspoz et Louis Klay - 3M2 – Travail de maturité – Une lueur dans un océan de ténèbres
Introduction personnelle de Romain
Au moment de choisir le thème de mon travail de maturité, j'ai particulièrement été attiré par
celui-ci, étant donné qu'il est axé sur la biologie, un domaine qui me passionne. Ce qui l'aura
démarqué des autres thèmes biologiques est le fait qu'il laisse une grande place à
l'imagination. L'invention d'un animal imaginaire m'a tout de suite paru plus amusant que
laborieux. Ainsi, je dois dire que mon estimation du temps que le travail me prendrait a été
fausse dès le début. J'ai sous-estimé cet aspect, malgré les avertissements de mon entourage.
Je pensais que quelques jours pendant les vacances d'été auraient suffit.
En fait, Louis et moi avions depuis le début l'intention de faire un travail ensemble. Alors il
aura également fallu trouver un sujet qui nous convenait aux deux. Celui-ci nous plaisant,
nous l'avons mis dans notre premier choix de thèmes. Je dois avouer qu'au début, j'avais
quelques appréhensions quant à l'efficacité et à l'accomplissement d'un travail de cette
envergure à deux. Nous avions déjà été confrontés à des travaux pratiques à faire ensemble et,
certaines fois, notre sérieux aura laissé à désirer. Mon engagement dans ce travail en binôme
n'aura donc pas été sans inquiétudes.
Nous avons choisi ensemble de nous intéresser aux abysses. Il fallait trouver un habitat
méconnu, afin de justifier le fait que cette espèce n'avait pas encore été découverte. Il nous a
paru judicieux de choisir les fonds marins, bien que notre attention se soit aussi portée sur
l'Amazonie. L'invention d'un poisson en a donc découlé, bien que celui-ci, qui devait au
départ être formé d'un individu mâle et d'une femelle soudés, n'était absolument pas pareil que
sa version finale.
Introduction personnelle de Louis
J'avais de toute façon l'intention de réaliser un travail en biologie. Mais la création d'un
animal m'intéressait déjà plus jeune. J'avais déjà tenté cette expérience, en m'arrêtant à la
définition générale, sans jamais approfondir les caractéristiques. C'était donc la parfaite
occasion de le faire. Se plonger complètement dans l'imaginaire était plus qu'attrayant pour
moi, faisant preuve d'une imagination débridée, je pensais que je pourrais donc lui laisser libre
cours. En plus, travailler plus sérieusement me permettrait d'apprendre beaucoup sur la
biologie animale.
Introduction
Les océans recouvrent environ deux tiers de la surface de la planète. En termes de volume, à
l'échelle planétaire, ils représentent 99 % de l'espace de la biosphère, donc 99% de l'espace où
la vie peut se développer. La surface que représentent les océans équivaut à 307 millions de
kilomètre carrés. C'est le milieu naturel le plus important de la planète mais aussi, de nos
jours, le moins étudié. En effet, l'homme a actuellement observé moins d'un pourcent du
volume des profondeurs marines du globe. On estime qu'il reste plusieurs millions d'espèces à
y découvrir. Plus précisément, selon les dernières estimations, il resterait entre 10 et 30
millions d'espèces inconnues. Ce chiffre est énorme en comparaison du nombre d'espèces déjà
découvertes. En effet, à ce jour, on a recensé 1,9 million d'espèces vivantes, qu'elles soient
terrestres, marines ou aériennes. Chaque expédition dans les profondeurs offre la possibilité
de croiser une nouvelle espèce qu'aucun homme n'a vue auparavant. Un problème réside.
Malgré le grand nombre d'espèces abyssales qu'il reste à découvrir, l'homme est en passe de
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