Développement du cerveau chez les poissons (avec diagramme)

Dans cet article, nous discuterons du développement du cerveau chez les poissons.

Au cours du développement, le cerveau se distingue par un élargissement antérieur de la moelle épinière. Le cerveau est le centre régulateur de tous les récepteurs. Le cerveau est enfermé dans un crâne cartilagineux chez les élasmobranches et osseux chez les téléostéens.

En règle générale, le cerveau des poissons est relativement petit par rapport à leur taille; il n'occupe donc pas complètement la cavité crânienne, ce qui laisse un petit espace qui est rempli d'une sorte de matrice gélatineuse. Le cerveau est mou et blanc et recouvert d’un vaste réseau de vaisseaux sanguins appelé plexi choroïde.

Divisions du cerveau chez les poissons:

Le cerveau a trois divisions principales, à savoir:

1. Prosencéphale ou cerveau antérieur

2. Mésencéphale ou mésencéphale

3. Rhombencéphale ou cerveau postérieur (Fig. 12.3a, b)

L'organisation générale des principaux groupes de poissons n'est pas différente, bien que des différences considérables apparaissent dans la forme et l'élargissement des différentes parties du cerveau.

Les homologies des parties du cerveau sont résumées par Lagler, 1962

Certains auteurs ont divisé le cerveau directement en cinq parties, à savoir le télencéphale, le diencephale, le mésencéphale, le métencéphale et le mylencéphale.

I. Prosencéphale ou cerveau antérieur:

Le cerveau antérieur se compose de deux parties, à savoir:

a) le télencéphale,

b) Diencephalon.

a) télencéphale:

C'est la partie la plus antérieure du cerveau antérieur, principalement responsable de la réception, de la conduction des impulsions olfactives. Le télencéphale se compose de deux parties. Le bulbe olfactif antérieur apparié et deux grands hémisphères cérébraux postérieurs. Les lobes olfactifs sont projetés antérieurement et minces et sont connus comme des bulbes olfactifs qui possèdent des cavités internes appelées cerveau comportant des ventricules latéraux I et II.

Les lobes olfactifs sont composés d'une masse de cellules nerveuses, qui transmettent les impulsions olfactives à d'autres centres. La structure de la partie olfactive varie considérablement. Les élasmobranches et certains poissons osseux qui dépendent principalement de l'odorat pour rechercher des aliments ou des activités sociales ont des lobes olfactifs remarquablement élargis.

Certains poissons possèdent les deux parties, à savoir les lobes olfactifs et les bulbes (Puntius ticto). Dans d'autres, seuls les bulbes olfactifs sont présents (Tor tor, Mystus seenghala), tandis que certaines espèces ne contiennent que des lobes olfactifs (Channa striatus).

La deuxième partie du télencéphale est l'hémisphère cérébral. Ils sont au nombre de deux et ressemblent à une masse solide, ils sont articulés sur la ligne médiane. Le faisceau de fibres nerveuses le plus large et le plus antérieur relie les deux hémisphères et est appelé commissure antérieure.

Ils sont également liés au diencephale par d'autres voies. Les hémisphères cérébraux sont recouverts d'une gaine membraneuse non nerveuse appelée «pallium», située dorsolatéralement et sub-pallium située basomediale.

Le cerveau antérieur des actinoptérygaïnes possède un seul ventricule ventral médian, contrairement aux ventricules jumelés ventral (basaux) chez les poissons inférieurs. En plus de l'olfaction, le télencéphale est censé remplir d'autres fonctions généralisées, telles que réguler l'agressivité, l'activité sexuelle et le comportement parental, ainsi que maintenir l'équilibre du corps afin de faciliter la reproduction.

Le télencéphale facilite également les activités des centres et des mécanismes cérébraux inférieurs. Il ressort de l'ablation du cerveau antérieur du poisson rouge (Carrasius auratus), qui montre une réponse moins forte que celle des poissons normaux. Le retrait du cerveau antérieur du tilapia entraîne la négligence de leurs petits, tandis que chez certains ménés (Cyprinidae) les rend moins prudents face à leur nouvelle situation.

Chez les épinoches, le frai est supprimé et, chez les poissons paradisiaques (Macropodus opercularis), le comportement de construction du nid est affecté lorsque leurs cerveaux antérieurs sont prélevés. Chez les poissons rouges, la vision des couleurs est supprimée à la suite de la disparition du cerveau antérieur.

b) Diencephalon:

Le diencephale est couvert dorsalement par le renflement postérieur des hémisphères cérébraux. Sa petite zone est visible entre les hémisphères cérébraux et les lobes optiques. Le diencephalon possède une cavité à l'intérieur, appelée troisième ventricule. Le diencéphale se distingue en trois parties: un épithalamus dorsal, un thalamus latéral et un hypothalamus ventral.

L'épithalamus contient un plexus choroïde dans son toit. La partie postérieure du toit s’élève pour former une glande pinéale ou une épiphyse. L'épithalamus a deux masses ganglionnaires, appelées «habenulae», de même taille, ainsi que les fibres nerveuses du télencéphale qui relie le thalamus, l'hypothalamus et les zones olfactives du télencéphale (Fig. 12.9a, b).

En ce qui concerne la fonction du corps pinéal, deux théories ont été avancées. Selon la première hypothèse, le corps pinéal a des rôles sensoriels tandis que la deuxième hypothèse énonce sa fonction sécrétoire. Dans les rôles sensoriels, il agit comme un baro ou un chimiorécepteur du liquide céphalorachidien ou contribue à faciliter la réponse olfactive aux hormones sexuelles.

Les fonctions de sécrétion impliquent la sécrétion externe liée à la composition chimique du liquide céphalo-rachidien ou au métabolisme du tissu cérébral. On s'attend également à ce que ce soit une glande endocrine avec des sécrétions internes.

Le thalamus est constitué des parois latérales du diencephale. Le thalamus sert de centre de relais pour la transmission des impulsions du corps olfactif et du corps du détroit au tractus thalamo-médullaire et thalamospinal. La partie ventrale du thalamus porte des noyaux ou des ganglions géniculés. Ces ganglions sont bien développés chez les requins et sont connus sous le nom de lobes géniculés.

L’hypothalamus constitue le plancher du diencephale. C'est la partie la plus importante et la plus importante du diencephalon. La partie antérieure de l'hypothalamus contient une zone pré-optique. Cependant, de la partie ventrale de l’hypothalamus, un infundibulum, en forme de poche, se développe.

La pointe de l'infundibulum porte l'hypophyse ou l'hypophyse. Il existe deux centres de noyaux importants dans l'hypothalamus, l'un est le noyau pré-optique et l'autre est le noyau latéral. Les deux sont constitués de cellules nerveuses de nature sécrétoire. Chez Osteichthyes, la partie inférieure de l'hypothalamus s'étend latéralement sous le nom de lobe inférieur.

Le saccus vasculeux est une saillie hautement vasculaire de la paroi ventrale du diencephale des poissons. Il est considéré comme un organe benthique détectant les modifications de la pression de l'eau. Il joue également un rôle de sécrétion.

Le diencephalon agit comme un centre de corrélation important pour les messages entrants et sortants concernant l'homéostasie interne. L'hypothalamus joue un rôle important dans la régulation du système endocrinien par l'hypophyse.

II. Mésencéphale ou Midbrain:

Le mésencéphale ou mésencéphale est relativement grand. Il est composé du tectum optique dorsal et du tegumentum ventral. Les poissons qui se nourrissent à vue possèdent un grand lobe optique. Le tectum optique se présente sous la forme de deux lobes optiques du côté dorsal.

Le ventricule communique le mésencéphale sous forme de cavité étroite, appelée aquaductus mesencephali ou aqueduc de Sylvius. La structure histologique du tectum optique varie considérablement.

Selon Ariens Kriens Kapper (1960), le tectum optique est composé de six couches qui sont les suivantes:

1. La couche superficielle, la couche optique, qui est innervée par les fibres du nerf optique.

2. Stratum fibrosum, griseum superficiel, siège important du sens visuel et possédant des fibres nerveuses et des cellules nerveuses.

3. La strate griseum centrale est constituée de cellules nerveuses à nerfs efférents.

4. Stratum album centrale, il est constitué de fibres nerveuses de nerfs efférents et est associé à l'oculomoteur et au thalamus.

5. Stratum griseum périventriculaire comprenant des cellules nerveuses qui est connecté aux fibres du système périventriculaire.

6. La strate fibrosum périventriculaire se situe en face de l’aquaductus mésencéphalique et possède de nombreuses fibres nerveuses.

En raison de cet arrangement multicouche des cellules nerveuses dans le tectum optique, il est souvent considéré comme homologue du cortex cérébral de mammifères.

La partie médio-ventrale du tectum optique contient une protubérance, appelée torus longitudinalis, qui facilite l'intégration entre le sens de l'équilibre et le sens de la vision. Il existe de fortes preuves du tectum optique en tant que centre de coordination du corps de l’œil et de compenser l’absence d’un véritable chiasma optique chez les poissons osseux.

La stimulation électrique du tegumentum entraîne une réponse locomotrice non coordonnée. Le tectum optique est un centre de corrélation important pour divers types d’impulsions du cerveau.

III. Rhombencéphale ou cerveau postérieur:

Le cerveau postérieur est constitué de cervelet ou métencéphale et de médulla oblongata ou mylencéphale.

a) cervelet ou métencéphale:

Le cervelet se développe comme des excroissances dorsales importantes de la médulla. Sa partie antérieure fait saillie vers l'avant dans la cavité des lobes optiques et porte le nom de valvula cerebelli, composée de cortex et de médulla. Le cortex est composé de trois couches distinctes comprenant des cellules nerveuses de formes différentes.

(i) La couche réceptive moléculaire ou principale comprenant des dendrites de cellules de Purkinje et des cellules gliales.

(ii) La couche de cellules granulaires est constituée de petites cellules granulaires et reçoit également les axones des cellules de Purkinje. Les poissons ayant un système gustatif (carpe) et une ligne latérale (poisson-chat) bien développés ont une vulvula cerebelli plus développée.

Ils sont la plus grande composante du cerveau et se projettent vers l’avant au-delà du cerveau antérieur chez les mormyridés. Comme les mormyridés génèrent et répondent à de faibles courants électriques, on considère que leur cervelet élargi est impliqué dans la réception des impulsions électriques.

Les élasmobranches montrent une augmentation de la taille du cervelet par rapport aux cyclostomes. La roussette (petit requin) possède un cervelet bilobé simple. Cependant, les requins maquereaux qui sont gros et rapides, ont le plus gros cervelet occupant une grande partie du cerveau. Chez ces poissons, le cervelet devient compliqué pour augmenter la surface (Fig. 12.8a, b, c).

Le courant électrique qui décharge des poissons tels que les mormyridés et le poisson-chat électrique (Malapterurus) contient un cervelet très bien développé, qui traite les impulsions électriques.

La cavité du cervelet est connue sous le nom de métacoel, qui est prédominant chez les requins et les raies (Elasmobranches) et disparaît complètement dans le cervelet des poissons osseux supérieurs. Le cervelet a pour fonctions principales de contrôler l'équilibre de la nage, le maintien et la coordination du tonus musculaire et l'orientation dans l'espace.

b) Medulla Oblongata ou Mylencephalon ou Tige du cerveau:

La moelle épinière ou mylencéphale est la partie la plus postérieure du cerveau, qui peut être distinguée de la moelle épinière. La medulla est divisible en colonnes de fibres nerveuses en fonction des types d'informations transmises. Ainsi, il existe des colonnes motrices sensorielles et somatiques et viscérales et somatiques.

La moelle contient des noyaux de nerfs crâniens de III à X, disposés de manière antéropostérieure. (Fig. 12.3 et 12.4). Les différentes parties de la moelle sont élargies avec le développement de divers sens. La moelle contient une cavité à l'intérieur, appelée le quatrième ventricule. Certains poissons, tels que Culupea et Mugil, présentent des gonflements parés bien visibles appelés «cristae cerebelli» présents à la limite antérolatérale du quatrième ventricule.

Ces crêtes sont associées au comportement scolaire de ces poissons. Chez les poissons rouges, des lobes vagaux proéminents sont présents derrière les crêtes cerebelli, d'où proviennent les nerfs crâniens IX et X. Ce poisson possède également un organe palatal trouvé dans le toit de la bouche, aidant à tester la nourriture par le goût et le toucher.

Une autre structure importante, le lobe facial ou tuberculum. impar (Fig. 12.6) trouvé derrière le cervelet chez Cyprinus carpio. Dans les lobes du visage, les impulsions gustatives et tactiles sont corrigées par des impulsions sensorielles viscérales, car elles résultent de la fusion des racines du visage (VII) et (X).

La médulla des poissons osseux supérieurs (Actinopterygii) possède une paire de gros neurones appelés cellules géantes de Mauthner. Ces cellules sont présentes au niveau du nerf crânien VIII. À Anguilla et à Mola, les cellules de Mauthner sont absentes, alors qu’elles sont moins présentes chez les habitants des fonds comme les gobies et les poissons scorpions.

Ces cellules sont des coordinateurs moteurs pour la transmission de multiples impulsions sensorielles, principalement à partir des centres des lignes latérales, jusqu'aux muscles nageurs caudaux et corporels.

La moelle épinière est un centre de coordination sensorielle et sensorielle et une zone de relais entre le reste du cerveau et la moelle épinière. Medulla possède également certains centres qui contrôlent certaines fonctions somatiques et viscérales. Parmi les poissons osseux, ces fonctions comprennent les fonctions respiratoire, de couleur pâle et osmorégulatrice.