Squelettes de nageoires adultes

Tout d’abord, nous avons examiné le squelette pectoral des poissons adultes. La ceinture pectorale relie les nageoires pectorales au squelette axial. Il se compose du post-temporel (post. t.), supracleithrum (sup. cl.), cleithrum (cl) et coracoïde (co) (fig. 1c). La ceinture supporte quatre radiales proximales (pr1-pr4) (Fig. 1c). Quatorze radiales distales sont situées distales des radiales proximales (Fig. 1d), et 14 rayons de nageoire exosquelettique sont alignés au niveau de la partie distale de la nageoire pectorale (pec. fr. 1-14) (Fig. 1c).

Le cleithrum, élément principal de la ceinture pectorale, est un os allongé dorsoventralement situé à la base de la nageoire pectorale (Fig. 1c). Le cleithrum devient plus large au milieu, à quel point il est appelé plaque de cleithrum (clp sur la fig. 1c), comme dans Ps. barbare, Pn. schlosseri, et Ps. argentilineatus. Le bord ventral de chacun des cleithra bilatéraux est situé derrière les branchies et leurs surfaces sont opposées à la ligne médiane (Fig. 1e). La partie ventrale du cleithrum adjacente au coracoïde se connecte à l’os pelvien (pvb sur la Fig. 1c, e), et les dômes pelviens (pvd) au bord de chaque os pelvien fusionnent à la ligne médiane (fig. 1e). La partie dorsale du cleithrum se connecte à la région occipitale via le post-temporal et le supracleithrum (Fig. 1f). Le coracoïde est situé ventralement à la plaque de cleithrum (Fig. 1c) et s’articule partiellement avec le quatrième radial proximal (pointes de flèches de la Fig. 1g), comme dans Ps. barbare.

Chaque radial proximal se chevauche partiellement et ressemble à une grande plaque unique (pr1-pr4 sur la Fig. 1c), mais de petits espaces sont reconnus entre le deuxième et le troisième, ainsi qu’entre le troisième et le quatrième, radiaux proximaux (pointes de flèches de la Fig. 1c). Le premier radial proximal (pr1) est un os long et mince. Le quatrième radial proximal (pr4) est l’élément le plus court parmi les quatre radiaux proximaux (Fig. 1c), comme indiqué dans Ps. barbare. Les rayons de la première à la huitième nageoire sont des rayons mous segmentés, tandis que les rayons de la neuvième à la quatorzième nageoire sont des rayons osseux bifurqués (Fig. 1c).

Développement des nageoires pectorales et autres caractéristiques de développement

Pour explorer quand et comment les nageoires pectorales du mudskipper Ps. modestus s’allongent et dépassent de la paroi du corps, nous avons observé le processus de développement des nageoires pectorales. Bien que Ps. le développement de modestus a été décrit pour les embryons et les larves obtenus par fécondation artificielle, des descriptions plus détaillées sont nécessaires pour une compréhension précise du processus de développement. Par conséquent, nous avons également observé les caractéristiques de développement des embryons à leur arrivée au laboratoire, qui étaient au stade de la vésicule otique (fichier supplémentaire 1: Figure S1A-C), un stade équivalent au stade de 39 à 46 h après la fécondation (hpf) décrit à la Figure 1L dans Kobayashi et al. (1972). Les étapes de développement et le temps écoulé de chaque étape sont résumés dans le fichier supplémentaire 2 : Tableau S1.

Stades embryonnaires (Fig. 2; Fig. 3) Stade

vésicule otique (Fichier supplémentaire 1: Figure S1A-C; « 39-46 stade hpf, Figure 1L dans Kobayashi et al., 1972 » )

Au cours de cette étape, la queue de l’embryon se sépare du jaune (fichier supplémentaire 1: Figure S1A). Les placodes otiques creusent et forment les vésicules otiques (ov), et les primordiums optiques avec les placodes cristallins (lp) sont également observés (fichier supplémentaire 1: Figure S1B). Il y a des cellules mésenchymateuses (mc) à l’extrémité distale de la queue (fichier supplémentaire 1: Figure S1C). Le cœur (h) est visible (fichier supplémentaire 1 : Figure S1B), mais ne bat pas.

Stade vésiculaire cérébral (Fichier supplémentaire 1: Figure S1D-F)

Le cœur commence à battre à ce stade (fichier supplémentaire 1: Figure S1D). La queue s’allonge (fichier supplémentaire 1: Figure S1D). Les vésicules cérébrales, telles que le télencéphale (t) et le diencéphale (d) du cerveau antérieur, le mésencéphale (m) et les rhombomères (r) du cerveau postérieur, sont visibles (fichier supplémentaire 1: Figure S1E). Des xanthophores apparaissent dans la tête et la partie caudale du tronc (pointes de flèches ouvertes dans le fichier supplémentaire 1: Figure S1E, F). Deux otolithes (ot) sont reconnus au sein de chaque vésicule otique (fichier supplémentaire 1 : Figure S1E’). Les mélanophores apparaissent latéralement sur le tronc et la queue (pointes de flèches dans le fichier supplémentaire 1: Figure S1F). L’anus est formé à l’extrémité postérieure de l’intestin (flèche noire dans le fichier supplémentaire 1: Figure S1F).

Stade de la chambre cardiaque (Fichier supplémentaire 1: Figure S1G-I)

Le tube cardiaque est divisé en l’oreillette (at) et le ventricule (vt) (fichier supplémentaire 1: Figure S1H). Les cellules mésenchymateuses à l’extrémité distale de la queue ont disparu à ce stade (Fichier supplémentaire 1: Figure S1I). Les xanthophores se propagent dans la tête et le long des bords ventraux et dorsaux du tronc (Fichier supplémentaire 1: Figure S1G’).

Étape de circulation (Fichier supplémentaire 1: Figure S1J-K)

Les cellules sanguines sont d’abord détectées au cours de cette étape (pointes de flèches noires dans le fichier supplémentaire 1 : Figure S1K). Le sang du cœur circule dans tout le corps et est recueilli via la veine cardinale commune (cvc dans le fichier supplémentaire 1: Figure S1K).

Stade de pigmentation oculaire (fig. 3a; Fichier supplémentaire 1: Figure S1L-M)

À ce stade, les mélanophores ne sont visibles qu’au bord postérieur des vésicules optiques (pointes de flèches dans le fichier supplémentaire 1: Figure S1M). Certains xanthophores sont également visibles dans les vésicules optiques (pointes de flèches ouvertes dans le fichier supplémentaire 1: Figure S1M). Des coupes transversales d’un embryon au niveau présumé du bourgeon de la nageoire montrent l’épaississement de la somatopleure, constituée de deux ou trois couches de cellules mésenchymateuses (Fig. 3 bis). L’ectoderme sus-jacent forme l’épaississement ectodermique apical monocellulaire (Fig. 3 bis).

Étage à faible pec (Fig. 2a, b)

À ce stade, les nageoires pectorales bourgeonnent à la surface du jaune (Fig. 2a), et l’épaississement ectodermique apical est présent à l’extrémité du bourgeon de la nageoire pectorale (Fig. 2b). Les mélanophores sont maintenant visibles à la fois sur les bords antérieur et postérieur des vésicules optiques (pointes de flèches sur la Fig. 2 bis).

Étage pec moyen (Fig. 2c-d; Fig. 3b; Fichier supplémentaire 1: Figure S1N-O)

La hauteur du bourgeon de la nageoire pectorale est environ la moitié de la longueur de sa largeur (fig. 2c, d). La pigmentation est perceptible dans tout l’œil (fichier supplémentaire 1: Figure S1N). La vessie natatoire (sb) commence à être gonflée (fichier supplémentaire 1: Figure S1O). Une coupe transversale du bourgeon de la nageoire pectorale montre la transformation de l’épaississement ectodermique apical en deux cellules superposées du pli de la nageoire apicale (Fig. 3b). Une condensation chondrogénique devient visible au centre du bourgeon de la nageoire (Fig. 3b).

Étage pec élevé (Fig. 2e-f; Fichier supplémentaire 1 : Figure S1P, Q)

À ce stade, le bourgeon de la nageoire pectorale se courbe vers l’arrière et s’effile (Fig. 2e, f). L’épaississement ectodermique apical se transforme en pli de nageoire apicale (af sur la Fig. 2f). La pigmentation de l’œil est très dense (Fig. 2e). La rotation du tube cardiaque est perceptible (fichier supplémentaire 1: Figure S1Q).

Étage long-pec (Fig. 2g, h; Fig. 3c, d)

Pendant cette étape, le bourgeon de la nageoire pectorale s’allonge parallèlement à l’axe du corps (Fig. 2g, h), suggérant que sa rotation est terminée. Dans la section transversale du bourgeon de la nageoire pectorale (Fig. 3c), le pli de la nageoire apicale s’allonge et les cellules chondrogéniques (cc) s’alignent le long de l’axe proximal-distal et divisent les muscles pectoraux en masses musculaires dorsales et ventrales (dmm et vmm, respectivement) à l’intérieur des bourgeons de la nageoire pectorale (Fig. 3d).

Étage moyen de pliage des ailettes (Fig. 2i)

Le bourgeon de la nageoire pectorale et le pli de la nageoire apicale s’allongent encore au cours de cette étape. La longueur du pli de la nageoire apicale représente maintenant les deux cinquièmes de la longueur totale du bourgeon (Fig. 2i).

Long étage de pliage des ailettes (Fig. 2j; Fig. 3e, f; Fichier supplémentaire 1: Figure S1R-T)

La longueur du pli apical des nageoires représente maintenant les trois cinquièmes de la longueur totale du bourgeon (fig. 2j). La bouche s’ouvre (fichier supplémentaire 1: Figure S1S), et les vésicules otiques développent leur forme caractéristique de cœur inversé (fichier supplémentaire 1: Figure S1S, S’). Le pli de la nageoire médiane dorsale et le pli de la nageoire médiane ventrale commencent à se rétrécir dans la région caudale (flèches dans le fichier supplémentaire 1: Figure S1T). Dans une coupe transversale du bourgeon de la nageoire pectorale, on voit des cellules chondrogéniques cuboïdales s’aligner pour former un disque endosquelettique monocellulaire au centre du bourgeon de la nageoire pectorale (Fig. 3e, f).

Stade d’éclosion (Fichier supplémentaire 1: Figure S1U-V)

La mâchoire supérieure (uj) fait maintenant saillie au même niveau que la mâchoire inférieure (fichier supplémentaire 1: Figure S1V).

Stades larvaires planctoniques (fig. 4; Fig. 5; Fig. 6)

3,0-4,3 mm TL (fig. 4a; Fig. 5a-c; Fichier supplémentaire 3: Figure S2A)

La taille des larves artificiellement induites à éclore variait de 3,0 à 4,3 mm TL (fichier supplémentaire 3: Figure S2A). La larve à ce stade a une tête ronde, un pli de nageoire médian continu et un sac vitellin (fichier supplémentaire 3: Figure S2A). Le disque endosquelettique (ed) et le pli de la nageoire apicale (af) sont situés respectivement aux régions proximale et distale du bourgeon de la nageoire pectorale (Fig. 4 bis). Une fine zone de décomposition matricielle (mdz) est visible au centre du disque endosquelettique de la nageoire pectorale (Fig. 5 bis). Au niveau de la partie proximale du disque endosquelettique, les cellules sont plus arrondies et un petit nombre de cellules en division est perceptible (Fig. 5b). Au niveau de la partie distale du disque endosquelettique, les cellules cylindriques sont alignées le long de l’axe proximal-distal (Fig. 5c). À proximité du disque endosquelettique, il existe des primordiums de ceinture chondrifiés, constitués du cleithrum (cl), de la scapulocoracoïde (sco), du processus postcoracoïde (pop) et du processus précoracoïde (prp) (Fig. 5 bis). Les éléments squelettiques de la ceinture sont formés à l’intérieur de la paroi du corps. Le cleithrum se développe comme un élément mince (Fig. 5 bis). Le scapulocoracoïde est visible entre le cleithrum et le disque endosquelettique (Fig. 5 bis). Le processus précoracoïde se développe antérieurement et le processus postcoracoïde se développe postérieurement (Fig. 5 bis).

Motifs squelettiques des nageoires pectorales des larves. Vues latérales (a–d, f–h, k–m) et ventrales (e, i, j) des nageoires pectorales des larves planctoniques à 3,0–13.6 mm TL teintés de bleu alcian et de rouge alizarine (n = 1 à chaque étage). b, c, g, h, l, m Vues agrandies à partir des images indiquées. Les pointes de flèches dans (b, c, g, h, l, m) indiquent des septa matriciels minces à l’intérieur des cellules en division. cl, cleithrum; éd., disque endosquelettique; ff, pli des nageoires; mdz, zone de décomposition matricielle; pop, processus postcoracoïde; prp, processus précoracoïde; pel, primordium de l’os pelvien; sco, scapulocoracoïde. Barres d’échelle, 100 µm (d, e, i, j); 50 µm (a, f, k); 10 µm (b, c, g, h, l, m)

5,6 mm TL (Fig. 4b; Fichier supplémentaire 3: Figure S2B)

La mâchoire inférieure dépasse de la mâchoire supérieure (fichier supplémentaire 3: Figure S2B). Le jaune est complètement absorbé (fichier supplémentaire 3: Figure S2B). Le bourgeon de la nageoire pectorale s’allonge encore (Fig. 4b). Il n’y a pas de changements spectaculaires dans la forme du disque endosquelettique (Fig. 4b). Le pli de la nageoire apicale entre en contact avec l’extrémité proximale du disque endosquelettique et est situé près de la paroi du corps (flèche sur la Fig. 4b).

6,2 mm TL (fig. 5d-e; Fichier supplémentaire 3: Figure S2C, D)

L’extrémité caudale de la notochorde commence à se courber dorsalement (flèche dans le fichier supplémentaire 3: Figure S2D). Il y a des rayons de nageoires à la partie ventrale du pli de la nageoire caudale (pointes de flèches dans le fichier supplémentaire 3: Figure S2D). L’ossification du cleithrum est observée derrière les branchies (Fig. 5d, e). Aucun changement morphologique important n’est observé dans les éléments squelettiques de la ceinture, à l’exception de l’ossification du cleithrum.

7,9 mm TL (fig. 4c; Fig. 5f; Fichier supplémentaire 3: Figure S2E-F)

Les bourgeons des nageoires pelviennes (pel) sont d’abord reconnus comme de petits renflements, et aucun épaississement ectodermique apical n’est observé (fichier supplémentaire 3: Figure S2F). L’initiation de la formation des bourgeons des nageoires pelviennes est l’un des changements morphologiques qui se produisent au cours de la transition larve-juvénile (métamorphose) chez les poissons téléostéens. La nageoire médiane forme la seconde nageoire dorsale (df2) et la nageoire anale (af) (Fichier supplémentaire 3: Figure S2E). La région caudale de la nageoire médiane de forme ronde se transforme en nageoire caudale en forme de pagaie (cf dans le dossier supplémentaire 3: Figure S2E). Le primordium de l’os hypural, qui supporte des éléments des rayons de la nageoire caudale, est observé sous la forme de vertèbres courbées dorsalement au bord caudal (flèche dans le fichier supplémentaire 3: Figure S2E). L’extrémité proximale du pli de la nageoire apicale de la nageoire pectorale commence à s’éloigner de la paroi du corps (flèche sur la Fig. 4c). La partie proximale du disque endosquelettique de la nageoire pectorale s’allonge et prend la forme d’un éventail (fig. 4c; Fig. 5f). Au niveau de la région proximale du disque endosquelettique, il y a des cellules cuboïdales à septa à matrice mince (pointes de flèches sur la Fig. 5g), indiquant les divisions cellulaires. Il y a des cellules cylindriques à la partie distale du disque endosquelettique, et aucun septa matriciel évident n’est visible dans les cellules observées (Fig. 5h). Le cleithrum est en outre ossifié (Fig. 5i). L’angle entre le processus précoracoïde et le processus postcoracoïde est inférieur à celui de 6,2 mm TL (voir Fig. 5e, i), ce qui conduit à la saillie de la scapulocoracoïde de la paroi du corps (Fig. 5i). Le processus postcoracoïde est encore allongé postérieurement (Fig. 5i).

9,5 mm TL (fig. 4d)

La région proximale du disque endosquelettique de la nageoire pectorale est encore allongée (Fig. 4d). La nageoire pectorale en éventail est complètement séparée de la paroi du corps (Fig. 4d).

11,0 mm TL (fig. 4e; Dossier supplémentaire 3: Figure S2G-H)

Les bourgeons des nageoires pelviennes deviennent plus distincts (Fichier supplémentaire 3: Figure S2H). Les mélanophores se trouvent sur les parties dorsale et ventrale de l’extrémité caudale du tronc du corps (pointes de flèches dans le fichier supplémentaire 3: Figure S2G). Il y a deux rayons de nageoires dans le pli apical des nageoires pectorales (pointes de flèches sur la Fig. 4e).

13,6 mm TL (fig. 5j-m)

Le scapulocoracoïde dépasse de la surface de la paroi du corps et forme la partie proximale des nageoires pectorales. La chondrogenèse est initiée dans le primordium du squelette de la nageoire pelvienne (Fig. 5j). Il y a des cellules chondrogéniques cuboïdales dans tout le disque endosquelettique des nageoires pectorales (Fig. 5 l, m). Certaines cellules cuboïdales ont des cloisons matricielles minces (pointes de flèches sur la Fig. 5l, m), suggérant qu’ils se divisent. Au niveau de la région proximale du disque endosquelettique, les divisions cellulaires sont orientées aléatoirement (Fig. 5l), alors qu’elles se produisent le long de l’axe proximal-distal dans la région distale (Fig. 5 m).

14,5 mm TL (fig. 4f; Fig. 6a-c; Fichier supplémentaire 3 : Figure S2I-J)

La première nageoire dorsale est visible à ce stade (Fichier supplémentaire 3: Figure S2J). Il y a 14 rayons de nageoires dans le pli de nageoire de la nageoire pectorale en forme d’éventail (pointes de flèches sur la Fig. 4f). Ces caractéristiques sont similaires à celles trouvées chez les larves immédiatement avant leur transition d’un habitat pélagique à un habitat benthique (post larve tardive de la Fig. 4F dans Kobayashi et al., 1972). Les sections frontales de la nageoire pectorale montrent que le scapulocoracoïde (sco) fait saillie et devient la partie proximale de la nageoire (Fig. 6 bis). La région proximale du disque endosquelettique est large de deux cellules le long de l’axe dorso-ventral (Fig. 6b), alors qu’elle est de largeur unicellulaire dans la région médiane (Fig. 6c).

Stades juvéniles benthiques (Fig. 4; Fig. 6)

18,6 mm TL (fig. 4g; Fig. 6d-e; Dossier supplémentaire 3: Figure S2K-L)

Les nageoires pelviennes sont visibles d’une vue latérale, et les rayons des nageoires sont visibles dans la région du pli des nageoires des nageoires pelviennes (fichier supplémentaire 3: Figure S2L). Les yeux commencent à bouger dorsalement (fichier supplémentaire 3: Figure S2K). Plus de mélanophores sont observés dans la région de la tête (pointes de flèches dans le fichier supplémentaire 3: Figure S2K). Les nageoires pectorales passent d’une forme d’éventail à une forme de pagaie (fig. 4g; Fichier supplémentaire 3: Figure S2L). Le disque endosquelettique commence à être ossifié et devient le radial proximal (pr). L’ossification est également observée dans les rayons des nageoires (fr) de la nageoire pectorale et dans le post-temporal (post. t.) (Fig. 6d). La majeure partie du cleithrum est ossifiée, bien que la plaque du cleithrum (clp sur la fig. 1d), caractéristique des poissons adultes, n’est pas encore observée (fig. 6d, e).

19,2-19,9 mm TL (fig. 4h-i; Fig. 6f-i; Fichier supplémentaire 3: Figure S2M)

Les mélanophores sont répartis sur tout le corps, y compris les nageoires pectorales (Fig. 4h; Fichier supplémentaire 3 : Figure S2M). La bouche se déplace ventralement (Fichier supplémentaire 3: Figure S2M). La région proximale de la nageoire pectorale est couverte par l’opercule bien développé (ope) (Fig. 4h, i). Les coupes frontales des nageoires pectorales montrent que quatre radiales proximales (pr1-pr4) sont isolées chacune par une zone de décomposition matricielle (mdz de la Fig. 6g). Les première et deuxième radiales proximales sont de largeur unicellulaire (Fig. 6h), alors que la troisième radiale proximale est large de deux cellules et la quatrième radiale proximale est large de deux ou trois cellules le long de l’axe dorso-ventral au niveau de la partie proximale de la nageoire pectorale (Fig. 6i).

Stade juvénile amphibie (Fichier supplémentaire 3: Figure S2N; Fig. 6j-k)

21,1-22,5 mm TL (Fichier supplémentaire 3: Figure S2N; Fig. 6j-k)

Les yeux dépassent au sommet de la tête et la bouche est située sur la face ventrale. La tribune devient aplatie et horizontale par rapport à l’axe du corps (fichier supplémentaire 3: Figure S2N). Les mélanophores couvrent toute la surface du corps. Le juvénile à ce stade est similaire en apparence à l’adulte, à l’exception des premières nageoires dorsales en développement (fichier supplémentaire 3: Figure S2N) et commence à montrer une écologie amphibie.

Des spécimens squelettiques tachés de rouge d’alizarine et de bleu d’alcien montrent que l’ossification de la plaque de cleithrum (flèche de la Fig. 6j, k), les premiers à quatrièmes radiaux proximaux (pr1-pr4), et le coracoïde (co) a eu lieu (Fig. 6j, k). Motifs squelettiques de la nageoire pectorale (Fig. 6j, k) ressemblent à celles des poissons adultes (fig. 1c).