Danio rerio
espèce de poissons
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Poisson-zèbre, Petit danio
Danio rerio, le Poisson-zèbre ou Petit danio, est une espèce de poissons de la famille des Cyprinidae qui se rencontre en Inde et dans la péninsule malaise. Il est couramment utilisé en laboratoire (où il sert d'organisme modèle) et est élevé en aquariophilie. Certaines races et variétés sont considérées comme domestiques.
Dénominations
- Nom vulgaire (vulgarisation scientifique) recommandé ou typique en français : Poisson-zèbre[1],[2],[3] ;
- Autres noms vulgaires : Danio zèbre[4] ou Danio zebré[5], Danio rayé[5] ou encore Danio truite[6],[7] (souvent associé à D. frankei qui n'est pas une espèce valide mais un synonyme de D. rerio) ;
- Noms vernaculaires (langage courant), pouvant désigner éventuellement d'autres espèces : surnommé « Poisson pyjama »[8] ou plus simplement « Pyjama[5] » ou encore « Bagnard[5] » en raison de ses motifs rayés. Il est aussi appelé « Petit danio[9] » ou Danio[5] tout court.
Description
L'adulte mesure de 4 à 5 cm. Le corps est orné de teintes vives, métalliques et brillantes. Cinq bandes bleu acier longitudinales ornent le corps sur toute sa longueur. Le mâle est élancé, la femelle beaucoup plus arrondie. Les rayures horizontales du mâle tirent sur le jaune ; celles de la femelle sont plutôt blanchâtres. La variante dite Golden a une livrée nettement plus claire (résulte d'une mutation du gène slc24a5).
La bouche est plutôt petite et orientée vers le haut ; deux petits barbillons[10] dépassent à la commissure des mâchoires, souvent invisibles car plaqués sur la peau ; il prend donc sa nourriture à la surface de l’eau.
Il existe une variante dite « léopard », à points bleus (non naturelle, encore parfois vendue dans le commerce sous l'ancien nom Brachydanio frankei.
L'étude du gène slc24a5 chez ce poisson d'aquarium a permis de découvrir l'origine de la couleur de la peau chez nombre de vertébrés.
Forme sauvage.
Variante léopard, à points bleus (non naturelle).
Variante léopard à nageoires longues (non naturelle).
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Habitat
Le Poisson zèbre est originaire d'Asie du Sud, et peut être trouvé en Inde, au Pakistan, au Bangladesh, au Népal et au Bhoutan[11]. La première importation fut réalisée en 1905 par un certain P. Matte-Lankwitz. L'habitat naturel de ce poisson siège dans les rizières, les étangs, les bras morts, les eaux stagnantes et les petits cours d'eau à débit lent, peu profonds et à l'eau claire[11]. Il y a habituellement un peu de végétation soit immergée ou pendant des rives, et le fond est sablonneux, boueux ou limoneux, souvent mélangé avec des graviers ou des galets. Dans la majorité de son habitat au Bangladesh et en Inde, l'eau a un pH presque neutre ou légèrement basique et a une température comprise entre 16,5 et 34 °C[11].
Alimentation
Les poissons zèbres sont des omnivores, mangeant principalement du zooplancton, du phytoplancton, des insectes et des larves. Ils peuvent cependant manger des vers et des petits crustacés lorsque leur nourriture préférentielle n'est pas disponible[12].
Comportement et reproduction dans la nature
Curieusement, bien que cette espèce ait été abondamment utilisée dans le monde de l'aquariophilie et des laboratoires de recherche (comme organisme modèle), jusque dans les années 2000 la littérature scientifique est restée très pauvre en informations sur son écologie et son comportement dans la nature[13].
C'est une espèce grégaire des plaines inondables du sous-continent indien, dont les individus vivent en petits bancs, d'au moins une dizaine d'individus[14], en eau peu profonde et à faible courant. Le Danio rerio est un poisson ovipare. La reproduction et la diffusion des œufs se fait en groupe. Les femelles semblent exigeantes en ce qui concerne le site de ponte et les mâles défendent ce territoire[13].
Éthologie
Diverses études de laboratoire ont porté sur certains aspects du comportement du poisson-zèbre dont la formation de bancs, l'alimentation, la reproduction, la perception sensorielle et les capacités d'apprentissage[13]. Une étude récente a concerné l'adéquation du poisson-zèbre en tant que modèle avec les besoins des études de cognition et d'apprentissage, de développement, d'écologie comportementale et évolutive, et de génétique du comportement[13]
En 2015, des scientifiques ont observé chez les poissons-zèbres une capacité pour la mémoire épisodique. Les individus ont démontré une capacité à se souvenir d'un contexte d'apprentissage lié aux objets, aux moments et aux endroits (quoi, quand, où). La mémoire épisodique est une forme de mémoire explicite, typiquement associée à l'expérience consciente[15].
En 2020, une étude utilisant des poissons-zèbres a mis en évidence que le taux de neuropeptide pth2, impliqué dans la régulation sociale, variait selon les vibrations perçues par le poissons. Des vibrations artificielles copiant le rythme des nageoires de cette espèce provoquaient le même effet sur un individu isolé que la présence de congénères dans l'aquarium[16].
Classification
Cette espèce a été décrite pour la première fois en 1822, par le naturaliste écossais Francis Buchanan-Hamilton (1762-1829).
- Nom scientifique valide : Danio rerio (Hamilton, 1822)[17]. Le nom du genre, Danio, vient du bangla (ou bengali) Dhani (« du champ de riz ») ;
- Cyprinus rerio Hamilton, 1822
- Barilius rerio (Hamilton, 1822)
- Brachydanio rerio (Hamilton, 1822)
- Nuria rerio (Hamilton, 1822)
- Cyprinus chapalio Hamilton, 1822
- Perilampus striatus McClelland, 1839
- Danio lineatus Day, 1868
- Brachydanio frankei Meinken, 1963
- Danio frankei (Meinken, 1963)
Le Poisson-zèbre et l'Homme
Élevage, maintenance en captivité
Bien que n'ayant pas une longue durée de vie, ce poisson est très apprécié des aquariophiles débutants. Très pacifique, il peut être élevé en aquarium communautaire en compagnie d'autres genres de petite taille. C'est un poisson assez robuste, qui s'acclimate très bien dans un aquarium d'ensemble, à une température de 17 à 23 °C, (optimale 20 °C). Il ne doit pas être élevé dans un aquarium d'eau chaude. Le poisson-zèbre peut supporter des températures de 5 à 30 °C mais seulement occasionnellement. Il est assez tolérant au vu de la qualité de l'eau et supporte des valeurs comprises entre 6 et 8 pour le pH et une dureté de 0 à 25 GH, mais préfère une eau douce et légèrement acide comme dans son milieu naturel.
L'aquarium doit être bien planté, avec un large espace de nage libre sur le devant (80 cm de longueur minimum), car le poisson-zèbre est sans cesse en mouvement. Le poisson-zèbre est omnivore et accepte toutes sortes de nourriture : lyophilisées, vivantes, congelées, à condition qu'elles soient adaptées à sa taille ; avec deux repas par jour ou moins.
| Origine | Inde | Eau | |
|---|---|---|---|
| Dureté de l'eau | 5 à 12 °GH | pH | 6 à 7 |
| Température | 22 à 24 °C | Volume mini. | 100 litres |
| Alimentation | Omnivore | Taille adulte | 5 cm |
| Reproduction | Ovipare | Zone occupée | Surface et milieu |
| Sociabilité | Vit en groupe, sociable | Difficulté | Facile |
Reproduction en aquarium
La reproduction est accessible aux aquariophiles débutants même si Danio rerio est un poisson ovipare et non ovovivipare, comme les guppys.
Elle s'effectue par exemple sur milieu artificiel, dans un bac d'une vingtaine de litres dont le fond sera garni d'un lit de billes de verre. L'eau mi-neuve, mi-usagée, profonde de 10 à 12 cm doit être de 22 à 24 °C. On introduit la femelle gravide, puis deux jours plus tard, un ou deux mâles. Après fécondation, une centaine d'œufs seront déposés dans l'aquarium, au milieu des billes. Il faut ensuite retirer les poissons afin d'éviter qu'ils ne mangent les œufs.
On peut également les faire se reproduire dans un bac de 20 litres, avec beaucoup de mousse de Java ou d'autres plantes où les œufs pourront tomber et être cachés des parents. Cette méthode offre aux alevins des paramécies, nourriture dont ils se nourrissent après résorption de leurs sacs vitellins.
Nourriture des alevins : paramécies, rotifères, poudre pour jeunes alevins, puis nauplies d'artémias, de cyclopes, puis nourriture[19] sèche et fine, et enfin, lorsque la taille le permet, toutes formes de nourriture usuelle.
Il faut éviter les courants violents durant la reproduction. Pour cela on utilise soit un petit filtre sous sable, soit un petit filtre d'angle garni de perlon. Cela suffit amplement et évite la perte d'alevins par aspiration. Mieux vaut éviter un filtre sous sable trop puissant, qui risque d'aspirer les alevins et de les garder prisonniers dans le fond de l'aquarium parmi les débris.
Utilisation par l'homme
Ce poisson est très étudié, car relativement facile à élever, et un sujet d'études important, car il a la possibilité de régénérer des parties de son corps en cas de blessure. Ces parties sont son système nerveux[20], ses nageoires, sa rétine, son nerf optique[21] et même son cœur[22].
Bien qu'également à sang froid, mieux que les insectes et autres arthropodes, il permet d'anticiper les effets potentiels sur la santé humaine, et animale, de polluants et de cocktails de polluants.
Le Poisson-zèbre est l'un des organismes modèles les plus courants[23],[24], notamment et par exemple utilisé, en recherche translationnelle et en santé environnementale, pour évaluer ou étudier :
- le développement embryonnaire de certains organes (l’œil par exemple)[25] ;
- la perturbation endocrinienne induite par diverses molécules (naturelles ou artificielles)[26] ;
- la toxicité des pesticides et d'autres produits ou contextes sur les vertébrés ; l'analyse conjointe des altérations comportementales ou développementales induites sur ses embryons et/ou larves est une approche intégrée, scientifiquement robuste et réglementaire pour évaluer, par exemple la neurotoxicité ou la toxicité développementale de molécules de pesticides (dont néonicotinoïdes, sulfoximines ou buténolides, récemment)[27]. « Chez l'embryon et la larve de poisson-zèbre, l'acétamipride induit des troubles locomoteurs[28] dès les faibles concentrations (5 % de la dose létale ou comparables à celles trouvées dans l'environnement). À plus fortes doses sublétales, l'acétamipride réduit le rythme cardiaque[28] et entraîne diverses anomalies morphologiques (colonne vertébrale courbée, œdème péricardique) » ;
- la toxicité de produits aux usages émergents (ex. : pérovskites riches en plomb et/ou en étain)[29] ou dont les teneurs environnementales augmentent (ex. : métaux lourds comme le Cadmium, de plus en plus présent comme contaminant « naturel » des engrais phosphatés minéraux ; on a montré grâce au D. rerio, que ce cadmium est un facteur aggravant (effets synergiques) de la toxicité de pesticides comme l'acétamipride (présent dans l'eau à très faible concentration ; la combinaison de ces deux toxiques, même à faible dose, se traduit par effets développementaux aigus et graves (inhibition de la croissance, malformations morphologiques, perturbations endocriniennes et immunitaires) ; 5 mois d'exposition de poissons-zèbres juvéniles à des taux environnementaux d'acétamipride montre « une bioaccumulation du pesticide, une féminisation des adultes, des perturbations hormonales ainsi que des effets transgénérationnels sur la descendance, tels qu'une baisse de la fécondité, une réduction du taux d'éclosion et la survenue de malformations embryonnaires »)[27] ;
- la toxicité, ou au contraire le caractère utile à la santé de composés présents ou introduits (ex. : pesticides, métaux lourds, additifs...) dans les aliments ; ce poisson présente un intérêt pour la recherche en sécurité alimentaire[30] ;
- l'étude de la reprotoxicité de certaines molécules ou cocktails de molécules, et plus largement de la santé reproductive et la détermination sexuelle (génétique et environnementale), des études également importantes pour l'aquaculture et la conservation des espèces[31] ;
- l'étude d'addictions (accoutumence, tolérance, sesibilisation et addiction à l'alcool du cerveau des vertébrés[32] ;
- le vieillissement[33], la démence[34] ;
- l’utilisation des vecteurs viraux en thérapie génique (en complément des tests précliniques coûteux et longs), pour évaluer l’expression de transgènes après injection de vecteurs adénoviraux (y compris dits à haute capacité)[35]. Grâce à ses nombreuses lignées génétiquement modifiées, son faible coût et ses avantages éthiques, il est une alternative prometteuse au modèle murin pour les premières étapes de ce type d'évaluation préclinique[35] ;
- la physiologie régulatrice et intégratrice (c'est-à-dire les mécanismes permettant à l’organisme de maintenir son équilibre interne (homéostasie) face aux variations de l’environnement), notamment grâce à sa sensibilité aux manipulations génétiques et expérimentales. Les « écrans de mutagenèse aléatoire »[36] permettent d’identifier des gènes fonctionnels importants, avec des applications allant au-delà du développement, comme les troubles cardiaques, digestifs ou neuronaux[37]. De par sa facilité d’observation et grâce aux outils génomiques récents, ce poisson est particulièrement adapté pour explorer les interactions complexes entre gènes impliqués dans les maladies polygéniques[37] ; il a notamment été utilisé pour étudier l'apoptose[38] ;
- certains troubles mentaux[39]
- l'apparition et le développement de cancers[40],
- l'angiogenèse (formation de nouveaux vaisseaux sanguins à partir de vaisseaux existants, essentielle au développement embryonnaire, à la réparation des tissus, mais aussi à certaines pathologies comme le cancer ; un sujet qui est donc un enjeu majeur en médecine régénérative, tant pour favoriser la vascularisation des tissus artificiels que pour freiner la croissance tumorale[40].
Son cycle de reproduction et son développement — rapides —, facilitent l'observation directe des malformations et certaines autres anomalies dès le stade embryonnaire. Sa transparence, quand il est jeune, permet de repérer facilement les malformations causées par des substances chimiques. Sa barrière hématoencéphalique et son système enzymatique hépatique sont semblables à ceux de l'humain. Ces similitudes en font un outil pertinent pour étudier les effets neurotoxiques et endocriniens de contaminants de l'eau ou de l'alimentation[27].
Les tests sur embryons de poisson-zèbre, en tant qu'alternative éthique aux tests sur animaux adultes[41], sont intégrés dans les protocoles ISO[42] et de l'OCDE[43] et utilisés par les agences sanitaires européennes. Les études montrent notamment, que même à faibles doses, certains pesticides provoquent des effets graves chez ce poisson. Ce poisson peut donc être un bioindicateur-clé pour détecter précocement les risques environnementaux[27].
Le GloFish (marque déposée) est un poisson-zèbre génétiquement modifié (OGM) par l'introduction dans son génome d'un gène d'une protéine fluorescente (provenant d'une anémone de mer) lui conférant des couleurs rouge, vert ou orange clair. Cette modification génétique d'un animal de compagnie (l'une des premières) soulève des questions éthiques (notamment concernant ses conséquences sur l'environnement et, d'une manière plus générale, le brevetage du vivant) qui font l'objet de débats[44], jusqu'en matière de religion[45].
Aussi apprécié en aquariophilie, il fait l'objet d'un trafic international illégal, soulevant des préoccupations éthiques et environnementales supplémentaires quand et s'il y a dissémination d'organismes génétiquement modifiés dans la nature[27].
Utilisation des morpholinos dans l'étude du poisson zèbre
Les morpholinos sont des ARN antisens synthétiques utilisées en biologie moléculaire pour bloquer spécifiquement la traduction des ARNm cibles ou au contraire à faciliter, la production d’une protéine par un gène. Leur structure, les rend résistants à la dégradation enzymatique et aux interactions non spécifiques. Ces molécules sont largement utilisées dans l'étude du poisson zèbre[46]. Les morpholinos sont administrés par micro-injection directe dans l'embryon de poisson zèbre, ce qui permet une inhibition ciblée de l'expression génique à des stades précoces du développement.
Bien que les morpholinos présentent des avantages tels qu'une spécificité élevée et une faible toxicité, leur efficacité est temporaire, nécessitant souvent des réinjections pour maintenir l'inhibition génique. De plus, des effets non spécifiques peuvent survenir, nécessitant une validation des résultats obtenus par d'autres méthodes. Malgré ces limitations, les morpholinos demeurent un outil précieux pour étudier la fonction des gènes et modéliser diverses maladies humaines chez le poisson zèbre. Ils ont permis des avancées significatives dans la compréhension des mécanismes biologiques sous-jacents à de nombreuses conditions pathologiques, offrant ainsi de nouvelles perspectives pour la recherche médicale.
