Anatomie des poissons

L'anatomie des poissons est principalement régie par les caractéristiques physiques de l'eau ; elle est beaucoup plus dense que l'air, relativement plus pauvre en oxygène et absorbe plus la lumière que l'air.

Système digestif thumb|Bouche et dents d'un Panaque nigrolineatus en aquarium, d'environ .

Chez les poissons, la nourriture est ingérée par la bouche et subit un début de trituration dans l'œsophage. Le broyage des aliments se fait essentiellement dans l'estomac et, chez de nombreuses espèces, dans des diverticules en forme de doigt appelés cæca pyloriques. Ces caeca sécrètent des enzymes digestives et commencent l'absorption des nutriments.

Certains poissons comme la carpe ou le koï ne possèdent pas d'estomac anatomique.

Des organes comme le foie et le pancréas apportent de nouvelles enzymes digestives au fur et à mesure que la nourriture progresse dans le tube digestif. Les intestins complètent le processus de digestion et d'absorption des nutriments. Les poissons mangent des plantes et d'autres organismes.

Système respiratoire thumb|Branchies d'un thon. thumb|upright=1.3|Vessie natatoire d'un rotengle.

La plupart des poissons pratiquent usuellement la respiration aquatique à travers leurs branchies. Néanmoins, certains poissons sont capables de pratiquer la respiration aérienne en annexe lorsque le milieu aquatique devient hypoxique, tandis que d'autres poissons possèdent de véritables poumons et doivent respirer de l'air périodiquement pour ne pas suffoquer.

Poissons à respiration strictement aquatique

Les poissons respirent généralement grâce à des branchies localisées de part et d'autre du pharynx. Les branchies sont constituées de filaments contenant un réseau de capillaires sanguins, dont la grande surface développée facilite l'échange du dioxygène et du dioxyde de carbone dissous dans l'eau. Sur le côté opposé aux filaments branchiaux, les branchiospines (ou branchicténie) sont des projections osseuses, digitiformes, de l'arc branchial et qui servent à retenir les proies.

Les poissons pompent l'eau (contenant du dioxygène) par la bouche, puis la font circuler sur les branchies. Le sang dans les capillaires sanguins s'écoule dans la direction opposée à celle de l'eau, permettant ainsi un échange à contre-courant ; l'eau appauvrie en dioxygène est ensuite expulsée par les ouvertures situées latéralement par rapport au pharynx.

Chez la plupart des poissons cartilagineux (hormis les chimères), les fentes branchiales sont visibles (latéralement chez les requins et les lamproies, ventralement chez les raies). Ces fentes branchiales sont cachées chez les poissons osseux par un opercule (osseux lui-aussi) s'ouvrant postérieurement par une fente appelée ouïe.

Poissons à respiration aérienne

De nombreux poissons peuvent respirer de l'air, grâce à différents mécanismes. Respirer par la peau : La peau des anguilles peut être utilisée pour absorber l'oxygène. Les périophthalmes respirent en absorbant l'oxygène à travers la peau, de façon similaire aux grenouilles. Un « organe de respiration annexe », utilisé pour extraire l'oxygène de l'air : La cavité buccale des anguilles électriques peut être utilisée pour respirer de l'air. Les gouramis, ainsi que les familles de poissons-chats Channidae, Luciocephalidae et Clariidae ont un « organe labyrinthe » au-dessus des branchies pour celaJonathan W. Armbruster, « Modifications of the Digestive Tract for Holding Air in Loricariid and Scoloplacid Catfishes », dans Copeia, Vol. 3, 1998, - 675 .. Les Cobitidae, les trahiras et certains poissons-chats des familles Loricariidae, Callichthyidae et Scoloplacidae peuvent absorber l'air à travers leur système digestif. Certaines espèces, tels les dipneustes, possèdent des poumons plus ou moins rudimentaires qui leur permettent de survivre en respirant hors de l'eau dans des mares appauvries en oxygène ou régulièrement asséchées. Les semionotiformes et le poisson-castor ont une vessie natatoire vascularisée utilisée de la même manière.

La faculté de respirer de l'air est surtout utile aux poissons habitant des eaux peu profondes où la concentration en oxygène peut baisser à certains moments de l'année. Pendant ces périodes, les poissons qui dépendent uniquement de l'oxygène contenu dans l'eau (comme les perches) suffoquent rapidement tandis que les poissons pouvant respirer de l'air survivent mieux, même dans une eau qui ressemble davantage à de la boue humide. Dans des cas extrêmes, certains de ces poissons peuvent survivre plusieurs semaines dans des replis humides, à des endroits où l'eau s'est presque complètement retirée, dans un état d'estivation.

Squelette Le squelette du poisson est constitué du neurocrâne et de la colonne vertébrale. Les vertèbres, peu spécialisées, ont des développements latéraux qui portent les côtes ou arêtes.

Système circulatoire

Comme tous les Vertébrés, les poissons ont un système circulatoire clos comportant une pompe cardiaque. Le circuit sanguin forme une boucle unique : le sang va du cœur aux branchies en passant par les arcs aortiques, puis part irriguer le reste du corps avant de revenir au cœur, à l'intérieur duquel ne circule que du sang désoxygéné. thumb|Branchies et arcs aortiques de la truite

Chez la plupart des poissons, l'oxygénation du cœur par les coronaires est limité à l'épicardeRoger Eckert, David Randall, Warren Burggren, Kathleen French, François Math, Alain Propper, Louis Henquell. Physiologie animale: Mécanismes et adaptations. De Boeck Université, 1999, 467-516 pp. , la couche externe du cœur, et l'irrigation des tissus cardiaques se fait principalement par le sang contenu au sein de la cavité cardiaque. Le cœur est donc irrigué uniquement par du sang désoxygéné, ce qui peut conduire à une hypoxie cardiaque lorsque les tissus de l'organisme présentent une trop forte demande en oxygène (comme lors d'un intense effort physique).

Le cœur des poissons est généralement divisé en quatre parties : le sinus veineux qui collecte le sang veineux et le dirige vers l'atrium ; l'atrium, poche musculaire à sens unique qui dirige le sang vers le ventricule ; le ventricule cardiaque, poche musculaire qui effectue le travail de pompage cardiaque ; le bulbe cardiaque qui, relié à l'artère ventrale aorte, permet l'éjection du sang vers les branchies en passant par des arcs aortiques (4 paires irriguant les 4 paires de branchies). Même s'il comporte quatre parties, le cœur d'un poisson comporte deux compartimentsJohn F. Setaro, Circulatory System, Microsoft Encarta 99.

Chez les poissons pulmonés, le cloisonnement du cœur est imparfait, seul l'atrium est cloisonné. L'absence de cloisonnement au niveau du ventricule (comme c'est le cas chez les mammifères), est compensé par la présence d'une lame spirale qui évite le mélange du sang oxygéné (poumons) et du sang désoxygéné (organes).

Système excréteur

Certains déchets métaboliques peuvent diffuser, directement à travers la peau et les branchies, du sang vers l'eau environnante. Les autres sont éliminés par les reins, organes excréteurs qui filtrent les déchets pour les éliminer du sang. Comme de nombreux animaux aquatiques, les poissons rejettent leurs déchets azotés sous forme d'ions ammonium (NH4+). L'anse du néphron est absente chez les poissons. Certains poissons marins sont aglomérulaires, c'est-à-dire qu'ils ne possèdent aucune capsule glomérulaire (ou capsule de Bowman) où la filtration des ions se fait car leur milieu aquatique est hypertonique. La filtration d'ions est alors moins importante dans ce milieu.

Les poissons d'eau de mer ont tendance à perdre de l'eau à cause des phénomènes d'osmose et les reins concentrent les déchets afin de réabsorber l'eau au maximum, puisqu'ils sont hypotoniques par rapport à leur milieu hypertonique. Il se passe l'inverse chez les poissons d'eau douce, qui ont tendance à absorber de l'eau par osmose. Les reins produisent alors de grandes quantités d'urine très diluée, puisqu'ils sont hypertoniques par rapport à leur environnement hypotonique.

Certains poissons qui migrent du milieu salé ou milieu dulçaquicole (anadromes, catadromes) ont des reins capables de s'adapter au milieu et de changer leur mode de fonctionnement.

Système nerveux et sensoriel thumb|Encéphale et moelle épinière d'une truite Les poissons ont un système nerveux bien développé qui contient un cerveau divisé en plusieurs parties : le bulbe olfactif, dans la partie la plus antérieure, est impliqué dans le sens de l'odorat ; le télencéphale qui, contrairement à celui des autres vertébrés, s'occupe presque uniquement du traitement des informations concernant le sens de l'odorat; les lobes optiques qui constituent la partie la plus développée traitent des informations sensorielles et enclenchent la commande motrice ; le cervelet coordonne les mouvements du corps ; le bulbe rachidien contrôle le fonctionnement des organes internes. La moelle épinière s'insinue dans la colonne vertébrale dans le prolongement du bulbe rachidien.

vignette|gauche|Œil d'un requin (Hexanchus nakamurai).

La plupart des poissons possèdent des organes sensoriels très développés. La majorité des poissons diurnes ont des yeux capables d'une vision des couleurs au moins aussi bonne que celle des humains. Les poissons disposent aussi de cellules rétiniennes en cônes spécialisées dans la perception de l'ultraviolet ou du proche-UV et de la polarisation de la lumière subaquatique; ils ont une vision polariséeHawryshyn C.W (1992) Polarization vision in fish. American Scientist, 164-175..

De nombreux poissons possèdent aussi des cellules spécialisées appelées chémorécepteurs responsables d'un extraordinaire sens du goût et de l'odorat.

Dotés d'oreilles internes et capables d'émettre des sons, entre autres grâce à leur vessie natatoire, les poissons peuvent en percevoir entre 20 et Science & Vie (mars 2012), page 89..

La plupart des poissons possèdent des récepteurs sensitifs formant la ligne latérale, qui leur permet de détecter les courants faibles et les vibrations (par exemple le mouvement de leur proie)James Orr, Fish, Microsoft Encarta 99.. Les poissons-chats et les requins possèdent de plus des organes qui détectent des courants électriques de faible intensité. Certaines espèces — telles les mormyridés, notamment Gnathonemus petersii — peuvent être utilisées pour détecter la pollution de l'eau grâce à la variation de leurs émissions électriques. Des chercheurs de l'université d'Édimbourg (Écosse) travaillant sur la truite arc-en-ciel ont découvert en 2003 que les poissons pouvaient ressentir la douleurAlex Kirby, Fish do feel pain, scientists say, BBC News, 30 avril 2003 .. Cette étude a été critiquée par James D. Rose la même annéeJames D; Rose, A critique of the paper: “Do fish have nociceptors: Evidence for the evolution of a vertebrate sensory system”, 2003 ., au motif qu'il manque aux poissons un néocortex pour ressentir la douleur (à la manière de l'humain). Un article datant de la même année avançait que les poissons ne ressentaient pas la douleur, mais réagissaient simplement aux stimuliMichel Tarragnat, Les poissons souffrent-il ?, 14 février 2003, ..

Système immunitaire Les types d'organes immunitaires varient selon les types de poissonsA.G. Zapata, A. Chiba et A. Vara, « Cells and tissues of the immune system of fish » dans The Fish Immune System: Organism, Pathogen and Environment, Fish Immunology Series (éds. G. Iwama et T.Nakanishi), New York, Academic Press, 1996, pages 1-55.:

Chez les Agnathes (myxines et lamproies), il n'existe pas de véritables organes immunitaires. En revanche, ces poissons possèdent des tissus lymphoïdes, capables de produire des cellules immunitaires, dans leurs organes. Par exemple, les érythrocytes, macrophages et plasmocytes sont produits dans le rein antérieur (ou pronéphros), et certaines zones de l'intestin (où les granulocytes font leur maturation) chez la myxine ressemble à une moelle osseuse primitive.