Coraux rouges : un modèle original de croissance

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Les coraux rouges arborescents du genre Corallium, bien connus pour leur utilisation en joaillerie, étaient réputés avoir une structure différente selon les espèces. Des chercheurs de Marseille ont étudié le squelette de différentes espèces provenant de Méditerranée, d'Atlantique et du Pacifique. 


Leurs observations réalisées aux échelles macroscopiques à microscopiques par différentes méthodes les conduisent à proposer un modèle original de croissance des squelettes de coraux. Ces travaux sont publiés dans la revue American Mineralogistsous la rubrique "Crossroads in Earth and Planetary Materials" (article numéro 681).


 

Les biominéraux sont des minéraux synthétisés par des organismes vivants. Ils forment le plus souvent soit des squelettes, ils ont alors une fonction de support ou de transport ; soit des coquilles ou carapaces, ils servent alors de protection à l'organisme. Ces fonctions, support ou protection, sont nécessairement associées à des morphologies particulières: fémur-tibia ou coquille d'huitre, par exemple. L'un des objectifs, loin d'être atteint, de la biominéralogie est de comprendre comment les organismes fabriquent ces morphologies complexes et souvent adaptatives.

Pour certains auteurs, les phases amorphes, comme celles des carbonates de calcium (ACC) qui sont de fréquents précurseurs dans la cristallisation des biominéraux, jouent un rôle important dans la morphogenèse car ils peuvent être moulés sous différentes formes. Pour d'autres, c'est la cristallographie qui joue un rôle important. Mais alors, il faut comprendre et expliquer comment les biominéraux appliquent les règles strictes de la cristallographie tout en formant des morphologies variées et éloignées des cristaux inorganiques à facettes.

 Jeunes colonies de corail rouge (Portofino, Italie). Yoruno CC BY-SA 3.0

Face à ces grandes questions de la biominéralisation, les auteurs ont étudié la structure et les modalités de biominéralisation des coraux rouges précieux du genre Corallium provenant de Méditerranée, d'Atlantique et du Pacifique par micro-tomographie X, microscopie électronique à balayage, et microsonde électronique. Des études antérieures, avaient conduit à l'idée que les espèces de la famille des Coralliidae montraient différents types de squelettogenèse. Ces travaux montrent que ce n'est pas le cas et conduisent à proposer un modèle unificateur pour toutes les espèces du genre Corallium.

Les six espèces étudiées, bien connues pour leur forme arborescentes, possèdent deux types de structures biominérales: un squelette interne (formé de façon extra cellulaire) et des sclérites (initialement intra cellulaires) qui sont des petits grains de calcite magnésienne que l'on trouve à l'intérieur des tissus qui eutourent le squelette.

 L'Algérie détient les plus grandes réserves mondiales de corail rouge, dont la pêche est réglementée par l'État. Lastal CC0

Les squelettes de toutes les espèces de coraux précieux étudiées montrent un coeur entouré d'une zone annulaire. Les coeurs sont faits de sclérites assemblés par un ciment de même nature (calcite magnésienne). Par contre, les zones annulaires sont constitués d'anneaux de croissance concentriques composés de cristallites nanométriques (Ces caractéristiques contrastées impliquent deux modes de croissance différents, déjà évoqués par Lacaze-Duthiers en 1864 et plus récemment par les chercheurs du Centre scientifique de Monaco pour le corail rouge de Méditerranée, et appliqués ici à l'ensemble des espèces du genre Corallium: un mode 'bloc et ciment' pour l'extrémité de la branche, associé à une croissance axiale rapide de l'ordre de 2mm/an ; un mode couche par couche pour les zones annulaires, associé à une croissance radiale lente de l'ordre de 0,2 mm/an.

Ce mode de croissance rappelle la façon dont certains grands immeubles sont construits avec d'abord un axe central (central core), puis les composants périphériques.

 Corail rouge dans un aquarium en Allemagne. H. Zell CC BY-SA 3.0

L'équipe a observé que le passage d'un mécanisme à l'autre est contrôlé anatomiquement par la présence ou non d'un réseau de canaux jouant le rôle de barrière empêchant l'agrégation des sclérites périphériques. Ce réseau est présent dans la partie inférieure des branches de corail, mais il est absent à l'extrémité, ce qui autorise l'agrégation de sclérites aux pointes des branches.

Les morphologies des parties inférieures des branches (sub-apex) et des extrémités de branches (apex) sont différentes: 

- l'apex, recouvert de nombreux polypes, est plus fin que dans les parties inférieures et montre des dépressions allongées aux bordures dentelées qui hébergent les polypes. 

- En dessous, la branche est plus régulière avec de nombreuses crénelures longitudinales qui hébergent les canaux du système circulatoire. 

Ces morphologies contrastées sont en rapport avec l'anatomie de l'organisme qui présente de nombreux polypes aux extrémités des branches et des canaux le long des branches, et donc directement conditionnées par la génétique. Dans le même ordre d'idée, le positionnement des polypes en sommet de branche pourrait influer sur l'enclenchement ou non d'une bifurcation et ainsi jouer un rôle dans la ramification du squelette.

 Corail naturel. Artur Jarosz GFDL

Pour les auteurs, les cellules et les organes de l'animal (canaux, polypes) apportent de fortes contraintes de forme et les cristallites qui constituent le squelette s'adaptent à ces formes tout en fabriquant des structures cristallines organisées et hiérarchisées. La petite taille des cristallites (

Techno-Science 2/5/2015