Pigmentation in fish

Beaucoup d'espèces ont la capacité de faire migrer le pigment à l'intérieur des chromatophores, provoquant un changement de couleur. Ce procédé est surtout étudié au sein des mélanophores, puisque la mélanine est le pigment le plus sombre et le plus visible.

Chez la plupart des espèces possédant un derme relativement fin, les mélanophores dermiques ont tendance à être plats et à couvrir une grande surface. Cependant, chez les animaux à derme relativement épais, comme chez les reptiles adultes, les mélanophores dermiques forment souvent des structures tridimensionnelles avec d'autres chromatophores. Dans les deux types de disposition, les mélanophores dermiques sont importants dans le changement de couleur physiologique. Les mélanophores dermiques plats recouvrent souvent les autres chromatophores, ce qui explique que lorsque le pigment se répand dans la cellule, la peau apparaît sombre.

Lorsque le pigment est aggloméré au centre de la cellule, les pigments des autres chromatophores sont exposés à la lumière et la peau prend leur teinte. De la même manière, après l'accumulation de la mélanine dans les DCUs, la peau apparaît verte de par le filtrage par les xanthophores jaunes de la lumière dispersée par la couche d'iridophores. Lorsque la mélanine se disperse, la lumière n'est plus décomposée; elle est absorbée par la mélanine et la peau apparait sombre. Comme les autres chromatophores biochromatiques sont également capables de réaliser cette migration de pigment, la peau des animaux avec plusieurs sortes de chromatophores peut générer de cette façon une large gamme de couleurs [ 13 ][ 14 ].

Le contrôle et les mécanismes de la translocation de pigment ont été bien étudiés sur un certain nombre d'espèces, notamment parmi les amphibiens et les poissons téléostéens [ 15 ][ 10 ]. Il a été démontré que le processus peut être sous contrôle hormonal, neuronal ou les deux. Les substances neurochimiques qui interviennent dans la translocation de pigment comprennent la noradrénalinedont les récepteurs se trouvent à la surface des mélanophores [ 16 ].

Les hormones principales intervenant dans la régulation de la translocation semblent être la mélanocortinela mélatonine et l' hormone de mélano-concentration MCHproduites principalement par l' hypophysela glande pinéale et l' hypothalamus respectivement.

Ces hormones peuvent aussi être fabriquées au moyen d'une régulation paracrine par des cellules de la peau. À la surface du mélanophore, les hormones activent des récepteurs couplés aux protéines G spécifiques qui, alternativement, transmettent un signal à la cellule.

La mélanocortine provoque la dispersion des pigments, tandis que la mélatonine et la MCH déclenchent leur agrégation [ 17 ]. De nombreux récepteurs de mélacortine, de MCH et de mélatonine ont été identifiés sur les poissons [ 18 ] et les grenouilles [ 19 ]dont un homologue du M1CR [ 20 ]un récepteur de la mélacortine connu pour réguler la couleur de la peau et des cheveux des humains [ 21 ].

À l'intérieur de la cellule, l' adénosine monophosphate cyclique AMPc est un important messager secondaire de la translocation de pigment. Par un mécanisme encore imparfaitement décrypté, l'AMPc influence d'autres protéines, comme la protéine kinase Apour activer le moteur protéique qui transporte les vésicules contenant les pigments le long des microtubules et des microfilaments [ 22 ][ 23 ][ 24 ].

La plupart des poissons, des reptiles et des amphibiens changent de couleur en réponse à des modifications dans leur environnement. Ce type de camouflage, ou homochromiese manifeste généralement par un léger obscurcissement ou éclaircissement de la peau pour imiter approximativement l'environnement immédiat.

Pigmentation in fish

Il a été démontré que ce procédé dépend de la vision l'animal doit pouvoir voir son environnement pour s'y adapter [ 25 ]et que la translocation de la mélanine dans les mélanophores est le principal facteur responsable du changement de couleur [ 26 ]. Des animaux comme les caméléonsles céphalopodes et les lézards anoles ont une réponse adaptative très développée capable de générer très rapidement de nombreuses couleurs différentes. Ils ont adapté leur capacité à changer de couleur en réponse aux variations de températures, d'humeur, de stress et les interactions sociales, plutôt que pour uniquement imiter leur environnement.

Pendant le développement embryonnaire des Vertébrés, les chromatophores sont l'un des types de cellules produites dans la crête neurale, qui est une bande de cellules apparaissant sur les bordures du tube neural. Quittant la crête neurale par vagues successives, les chromatophores prennent soit un chemin dorsolatéral à travers le derme, entrant dans l' ectoderme par de petits espaces situés dans la lame basalesoit un chemin médioventral entre les somites et le tube neural.

Ils ne sont pas issus de la crête neurale mais d'un diverticule du tube neural, qui génère la cupule optique qui, à son tour, formera la rétine. Quand et comment les cellules multipotentes précurseurs des chromatophores, appelées chromatoblastes, se différencient pour obtenir les différents types de chromatophores est en cours de recherche. On sait que dans l'embryon de poisson zèbre, par exemple, trois jours après la fécondationchacun des types de chromatophores retrouvés chez l'adulte mélanophores, xanthophores et iridophores est déjà présent.

Des études employant un poisson mutant ont démontré que les facteurs de transcriptiontel que kitsox10 et microphthalmia-associated transcription factor mitf jouent un rôle important dans la différenciation des chromatophores [ 27 ]. Si ces protéines sont déficientes, les chromatophores peuvent être localement ou complètement absents, aboutissant à un problème de leucistisme.

En plus de la recherche fondamentale pour mieux comprendre le fonctionnement des chromatophores, les cellules sont également utilisées en recherche appliquée. Par exemple, la larve du poisson zèbre est étudiée pour comprendre comment les chromatophores s'organisent et communiquent pour former les rayures horizontales régulières observables chez l'adulte [ 28 ].

Ces larves sont considérées comme un modèle utile afin de mieux comprendre l'évolution du développement embryonnaire. La biologie des chromatophores est également utilisée pour modéliser certaines affections humaines, comme le mélanome ou l' albinisme. Récemment, on a découvert que le gène responsable de la spécificité des mélanophores dans la variété dorée de Poissons zèbresSlc24a5avait un équivalent chez l'humain qui présente une forte corrélation avec la couleur de la peau [ 29 ].

Les chromatophores sont aussi utilisés comme biomarqueur de la cécité chez les espèces à sang froid, car les animaux présentant certains types de déficience visuelle ne parviennent pas à réaliser l' homochromie [ 25 ]. On pense que des homologues chez l'humain des récepteurs intervenant dans la translocation de pigment des mélanophores interviendraient dans la suppression de l' appétit et dans le bronzageen faisant des cibles attrayantes pour la recherche pharmaceutique [ 30 ].

Par conséquent, les compagnies pharmaceutiques ont développé des tests biologiques pour identifier rapidement les composés bioactifs potentiels en utilisant les mélanophores d'un crapaud africain Xenopus laevis [ 31 ].

Chromatophore

D'autres scientifiques ont développé des techniques pour utiliser les mélanophores comme biosenseurs [ 32 ]et pour une détection rapide de la coqueluche basée sur la découverte que la toxine de la coqueluche bloque l'agrégation de pigment dans les mélanophores de poissons [ 33 ].

Des applications militaires potentielles concernant les changements de couleur des chromatophores ont été proposées, principalement comme type de camouflage actif [ 34 ]. Les céphalopodes de la sous-classe des Coleoidea ont des 'organes' multicellulaires complexes qu'ils utilisent pour changer de couleur rapidement. C'est particulièrement notable chez les calmarsseiches et pieuvres aux couleurs vives.

Chaque unité de chromatophores est composée d'une seule cellule pigmentaire et de nombreuses cellules musculairesnerveuseset gliales entre autres des cellules de Schwann [ 35 ].

À l'intérieur de la cellule du chromatophore, des granules de pigments sont enfermés dans un sac élastique, le sacculus cytoélastique.

Lemon juice skin pigmentation

Pour changer de couleur, l'animal déforme le sacculus pour qu'il change de forme ou de taille par contraction musculaire, modifiant ainsi sa transluminescencesa réflectivité ou son opacité.

Ce mécanisme diffère de celui rencontré chez les poissons, amphibiens et reptiles, car il ne fait pas intervenir une translocation des vésicules de pigment à l'intérieur de la cellule mais un changement de forme du sacculus. Cependant l'effet est le même.

Les poulpes actionnent leurs chromatophores par vagues, obtenant une manifestation chromatique complexe et de rapides changements de couleurs.

On pense que les nerfs commandant les chromatophores seraient situés dans le cerveau, dans une position similaire aux chromatophores qu'ils contrôlent.

Cela signifie que l'ordre dans lequel s'effectue le changement de couleur correspond à l'ordre dans lequel se fait l'activation neuronale. Ceci expliquerait pourquoi le changement de couleur se produit par vagues, parce que les neurones sont activés l'un après l'autre [ 36 ].

Comme le caméléon, les céphalopodes utilisent le changement de couleur dans leurs interactions sociales. Ils sont également parmi les plus compétents en matière d'homochromie, ayant la capacité d'adapter leur couleur et leur texture à l'environnement local avec une précision remarquable.

Des chromatophores peuvent aussi être trouvés dans la membrane des bactéries phototrophes. Utilisés principalement pour la photosynthèseils contiennent des pigments de chlorophylle bactérienne chlorophylle a et d et des caroténoïdes [ 37 ].

Chez les bactéries pourpres, par exemple Rhodospirillum rubrumles antennes collectrices sont intrinsèques aux membranes chromatophores.

Cependant, chez les bactéries Chlorobiaceaeelles sont arrangées sous forme d'antennes collectrices spécialisées, les chlorosomes [ 38 ]. Un article de Wikipédia, l'encyclopédie libre. Descrizione di un particolare sistema di organi cromoforo espansivo-dermoideo e dei fenomeni che esso produce, scoperto nei molluschi cefaloso. Enciclopedico Napoli. Cytology and cytophysiology of non-melanophore pigment cells. Int Rev Cytol. Studies on fine structure and cytochemical properties of erythrophores in swordtail, Xiphophorus helleri.

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The effects of intermedin on the ultrastructure of amphibian iridophores. Gen Comp Endocrinol. A transmission electron microscopic TEM method for determining structural colors reflected by lizard iridophores. Pigment Cell Res. The regulation of motile activity in fish chromatophores. Quantitative analysis of eumelanin and pheomelanin in humans, mice, and other animals: a comparative review.

Color changes, unusual melanosomes, and a new pigment from leaf frogs. Infrared reflectance in leaf-sitting neotropical frogs. The dermal chromatophore unit. Rearrangements of pterinosomes and cytoskeleton accompanying pigment dispersion in goldfish xanthophores.

Cell Motil Cytoskeleton. Corazonin promotes tegumentary pigment migration in the crayfish Procambarus clarkii. Dynactin is required for bidirectional organelle transport. J Cell Biol ; Noradrenaline- and melatonin-mediated regulation of pigment aggregation in fish melanophores. Espace intranet IST accès réservé. Suivi des publications IRD accès réservé. Mentions légales. Consulter l'aide en ligne. Déposer une publication accès réservé.

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To achieve this, we examined the skin pigmentation patterns in Senegalese sole, Solea senegalensis early juveniles showing several degrees of pigmentation patterns ranging from pseudo-albinosis to normal pigmentation.