Structure, composition et biomécanique des dents chez des piranhas (carnivores) et des pacus (phytophages) -Etude comparative de membres de la famille des Serrasalmidae.

Abstract

Les Serrasalmidae sont une famille de poissons d’eau douce s’étant spécialisés au fil de l’évolution dans différents régimes alimentaires. Des espèces herbivores, carnivores ainsi que des espèces aux régimes intermédiaires sont retrouvées dans cette famille et toutes montre des signes d’adaptations plus ou moins poussées à ces régimes. Ces adaptations sont retrouvées dans la forme du poisson, sa musculature, sa dentition et même dans la structure et la composition interne de ses dents. C’est sur ce dernier type d’adaptation que ce mémoire s’est penché. En effet, les exemples d’adaptations des dents au mode de vie ne manquent pas dans le règne animal. Bien que ce soit les mammifères qui soient passés maîtres dans la plasticité de la dent avec des adaptations parfois très poussées comme chez le narval ou l’éléphant, les poissons ne sont pas en reste et possèdent eux aussi des dents s’adaptant à leur mode de vie. Un bon exemple de cette plasticité de la dent des poissons est donné dans ce mémoire par la comparaison d’une espèce de piranha au régime carnivore, d’une espèce de pacu au régime herbivore ainsi que d’une espèce basale de piranha au régime intermédiaire. Ces espèces aux régimes alimentaires différents possèdent toutes les trois des dents de formes très différentes mais qui, malgré une ultrastructure d’apparence similaire, présentent des modifications dans la composition de leurs dents. L’ultrastructure de ces dents s’est avérée être constituée de 3 couches distinctes ; la dentine, le pseudo-émail et la cuticule. La dentine est la couche la plus interne qui est moins minéralisée et traversée par des canaux. Le pseudo-émail est situé au-dessus de la dentine et est la couche la plus minéralisée qui peut être divisé en pseudo-émail interne et externe en fonction de l’orientation des fibres de collagène qui le compose ainsi qu’en fonction de la présence de canaux. Enfin, la cuticule est une fine couche moins minéralisée que le pseudo-émail et servant à protéger celui-ci en surface. Ces couches sont constituées en majorité d’une matière minérale appelée hydroxyapatite, un minéral de phosphate de calcium qui est retrouvé dans les dents de tous les vertébrés. Cependant cette hydroxyapatite ne possède pas exactement la même composition que celle retrouvée dans les dents de mammifères comme l’homme. Différents substituant sont en effet retrouvé, comme par exemple le magnésium, le sodium et le fer. C’est majoritairement dans la composition que les dents des trois espèces étudiées dans ce mémoire présentent des variations. En effet, l’espèce herbivore possède une dent moins minéralisée (en particulier dans la dentine) que l’espèce carnivore ce qui fait de la dent carnivore un matériau présentant une rigidité plus grande. Cependant, la dureté de cette dernière dent est moindre que chez l’espèce herbivore qui possède un taux de fer significativement plus élevé dans les parties situées proches de la surface. Ces deux différences de compositions changent ainsi les propriétés mécaniques de ces dents. L’espèce herbivore possède ainsi une dent plus dure et donc plus résistante aux phénomènes de frictions qu’il rencontre lorsqu’il mastique sa nourriture grâce à la présence de fer. À l’inverse l’espèce carnivore possède une dent rigide se déformant moins lorsqu’elle tranche dans une proie grâce à sa minéralisation accrue. L’espèce au régime alimentaire intermédiaire montre quant à elle des taux de minéralisations et de fer intermédiaires, illustrant ainsi un chaînon au sein de la diversification progressive de la famille des Serrasalmidae.