Appareil de Weber

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Anatomie d'un poisson à nageoires rayonnées : E/Vessie natatoire ; F/Appareil de Weber ; G/ oreille interne.

L'appareil de Weber est une structure anatomique qui relie la vessie natatoire au système auditif chez les poissons appartenant au super-ordre Ostariophysi. Quand il est entièrement développé chez les poissons adultes, les éléments de l'appareil sont parfois dénommés osselets wébériens. La présence de cette structure est l'une des caractéristiques les plus importantes des ostariophysians pour les classer phylogénétiquement.

La structure en elle-même se compose d'un ensemble d'os provenant des quelques premières vertèbres à se développer chez l'embryon des ostariophysians. Ces os se développent pour se connecter physiquement au système auditif, en particulier de l'oreille interne à de la vessie natatoire[1]'[2]. La structure agit comme un amplificateur des ondes sonores qui autrement seraient seulement légèrement perceptible par la seule structure de l'oreille interne.

L'anatomie et la fonction structurelle[modifier | modifier le code]

La structure générale de l'appareil de Weber est semblable à un squelette complexe, des os et des osselets qui sont physiquement connecté au complexe antérieurement du labyrinthe auditif et de la région la plus antérieure de la vessie natatoire arrière. La structure entière est dérivée d'éléments squelettiques des quatre premières vertèbres. Les éléments concernés sont:

En outre, une structure composée de neurépines fusionnés forment la plus grande partie dorsale de l'appareil wébérien. Ensemble, la structure interagit en avant avec les otolithes lagenar contenue dans le crâne et d’autre part en arrière, avec la vessie natatoire via la nervure pleural. Postéro-ventral, c’est le tripus, l'os suspensorium et la troisième nervure qui interagissent directement avec la chambre antérieure de la vessie natatoire[1].

Les fonctions de l’appareil de Weber, sont une transmission des signaux auditifs directement à partir de la vessie gazeuse, à travers les osselets de Weber et puis tout droit dans les structures du labyrinthe de l'oreille interne. La structure agit essentiellement comme un amplificateur des ondes sonores qui autrement seraient seulement légèrement perceptible par la structure de l'oreille interne seul. Avec la fonction supplémentaire de la vessie natatoire comme une caisse de résonance, les signaux sont amplifiés à des niveaux notables[2].

Embryologie[modifier | modifier le code]

L’analyse embryonnaire des appareils wébérien du taxon du genre Brycon a fait la lumière sur le développement de la structure elle-même. Les éléments de l'appareil de Weber se forment à partir des vertèbres 1 à 5, faciles à distinguer chez les individus. Le supraneural commence à partir du début des éléments du crâne. Le claustra et scaphia se développent à partir des éléments élargis de l'arc postérieur de la première vertèbre (V1). De la deuxième vertèbre (V2), l’intercalarum et le processus latéral de la vertèbre sont réduites et agglutiner. La nervure pluriel (R1) de la troisième vertèbre (V3) se contracte et se déplace quelque peu ventralement, formant le tripus à partir d'une fusion vertébrale parapophyse avec la nervure pleural. L'os suspensorium de la quatrième vertèbre (V4) peu conserver sa forme et le développement de la nervure pleural de la vertèbre (R2). Les éléments restants de la cinquième vertèbre (V5), l'parapophyse et la nervure d'articulation (R3), y compris la vertèbre forment la structure postérieure de l'appareil de Weber. Les premières épines neurales fusionnes et compresses les quatre vertèbres, formant l'une des grandes structures de l'appareil[1][2].

Des études de l’embryologie de l’appareil de Weber ont depuis été menées sur diverses autres espèces d’ostariophysan, dont les résultats ont donné lieu à diverses interprétations du développement (et donc homologie) des structures formant la structure. Des études spécifiques ont été réalisées sur les appareils wébérien de quelques taxons sélectionnés, y compris Danio rerio[3], Rhaphiodon vulpinus[4] ou encore Corydoras paleatus[5].

Histoire évolutive[modifier | modifier le code]

L'incidence enregistrée la plus tôt d'un appareil de Weber est de la datation des fossiles de poissons Santanichthys diasii du Crétacé du nord-est du Brésil. Dans le taxon précitée, l’appareil de Weber est assez développé ; Il existe un intercalarium distinct et un tripus qui sont articulées respectivement avec les deuxième et troisième vertèbres. Un scaphium peut être vu dans au moins deux échantillons. L'arc neural de la troisième vertèbre est déjà élargi et presque similaire à celle des ostariophysans moderne. Le claustrum, élément apparat de la structure moderne, est remarquablement absent de l'appareil wébérien chez Santanichthys diasii. Seules les quatre premières vertèbres sont impliquées dans l’appareil de Weber de Santanichthys ; Il n'y a aucun signe de développement des éléments de la cinquième vertèbre, contrairement aux otophysans modernes[6].

Étymologie[modifier | modifier le code]

Ernst Weber décrivit pour la première fois cette structure et lui donna son nom.

L’appareil de Weber est nommé d'après l'anatomiste allemand et physiologiste Ernst Heinrich Weber (1795 à 1878). L’appareil, fut décrit pour la première fois en détail par Weber. Seuls quatre os ont été identifiés, en particulier le claustrum, le scaphium, l’intercalarium et le tripus. Ensemble, des éléments de thèse ont émis l'hypothèse qu’ils jouaient un rôle dans les fonctions auditives[7]. Au fil des ans, d'autres fonctions et quantitatives ont été proposés et rejetés. La réglementation hydrostatique fût l'une des premières suggestions alternatives à la fonction de l’appareil[8].

Notes et références[modifier | modifier le code]

  1. a, b et c Donn Eric Rosen et P. Humphry Greenwood, « Origin of the Weberian Apparatus and the Relationships of the Ostariophysan and Gonorynchiform Fishes », American Museum Novitates, New York, New York, USA, American Museum of Natural History, vol. 2428,‎
  2. a, b et c (en) Terry Grande et Mario de Pinna, The evolution of the Weberian apparatus: A phylogenetic perspective, München, Germany, Verlag, coll. « Mesozoic Fishes 3 – Systematics, Paleoenvironments and Biodiversity »,‎ , 429–448 p. (ISBN 3-89937-053-8, lire en ligne)
  3. Terry Grande et Bruce Young, « The ontogeny and homology of the Weberian apparatus in the zebrafish Danio rerio (Ostariophysi: Cypriniformes) », Zoological Journal of the Linnean Society, The Linnaean Society, vol. 140, no 2,‎ , p. 241–254 (DOI 10.1111/j.1096-3642.2003.00097.x)
  4. Edward M. Nelson, « The swim bladder and Weberian apparatus of Rhaphiodon vulpinus Agassiz, with notes on some additional morphological features », Journal of Morphology, Wiley-Liss, Inc., A Wiley Company, vol. 84, no 34,‎ , p. 495–523 (PMID 18151916, DOI 10.1002/jmor.1050840306)
  5. Miles M. Coburn et Paul G. Grubach, « Ontogeny of the Weberian Apparatus in the Armored Catfish Corydoras paleatus (Siluriformes: Callichthyidae) », Copeia, American Society of Ichthyologists and Herpetologists, vol. 1998, no 2,‎ , p. 301–311 (DOI 10.2307/1447426, JSTOR 1447426)
  6. Arnaud Filleul et John G. Maisey, « Redescription of Santanichthys diasii (Otophysi, Characiformes) from the Albian of the Santana Formation and Comments on Its Implications for Otophysan Relationships », American Museum Novitates, New York, NY, USA, American Museum of Natural History, vol. 3455,‎
  7. (la) Ernst Heinrich Weber, De aure et auditu hominis et animalium. I — De aure animalium aquatilium, Leipzig, Germany, Gerhard Fleischer,‎
  8. Louis A. Krumholz, « A Comparative Study of the Weberian Ossicles in North American Ostariophysine Fishes », Copeia, American Society of Ichthyologists and Herpetologists, vol. 1943, no 1,‎ , p. 33–40 (DOI 10.2307/1437878, JSTOR 1437878)

Bibliographie[modifier | modifier le code]

  • (la) Ernst Heinrich Weber, De aure et auditu hominis et animalium. I — De aure animalium aquatilium, Leipzig, Germany, Gerhard Fleischer,‎
  • (en) Terry Grande et Mario de Pinna, The evolution of the Weberian apparatus: A phylogenetic perspective, München, Germany, Verlag, coll. « Mesozoic Fishes 3 – Systematics, Paleoenvironments and Biodiversity »,‎ , 429–448 p. (ISBN 3-89937-053-8, lire en ligne)
  • (en) Geoffrey A. Manley, Arthur N. Popper et Richard R. Fay, Evolution of the Vertebrate Auditory System, Springer,‎ , 415 p. (ISBN 978-0387210933, lire en ligne), « Chapter 5: Evolution of Single- and Multiple- Ossicle Ears in Fishes and Tetrapods »
  • Nathan C. Bird et L. Patricia Hernandez, « Morphological variation in the Weberian apparatus of Cypriniformes », Journal of Morphology, Wiley-Liss, Inc., A Wiley Company, vol. 268, no 9,‎ , p. 735–757 (PMID 17591731, DOI 10.1002/jmor.10550, lire en ligne)