Les étoiles de mer (Asteroidea) ou Astéries forment une classe d’échinodermes, des animaux marins caractérisés par une silhouette rayonnante et un squelette calcaire formé de pièces articulées. On en dénombre au moins 1 500 espèces réparties dans plus de trente familles vivant dans tous les océans. À l’âge adulte, elles arborent une forme d’étoile caractéristique, constituée d’un disque central autour duquel rayonnent cinq bras ou plus. Les étoiles de mer ont une espérance de vie d’environ quatre à cinq années, parfois plus, et sont en général carnivores, se nourrissant d’animaux lents. Animaux exclusivement marins et souvent esthétiques, elles constituent un symbole maritime important. L’espèce la plus répandue en Europe et la plus étudiée est l’étoile de mer commune.
Les étoiles de mer sont des animaux souvent très colorés, et caractérisés comme tous les échinodermes par une symétrie pentaradiale (symétrie d’ordre 5) généralement bien visible à l’âge adulte. Elles sont donc reconnaissables à leur forme d’étoile dessinée par leurs cinq bras (parfois plus) plus ou moins longs et pointus, qui rayonnent autour d’un « disque central » contenant la plupart des organes (systèmes digestif, nerveux…). La taille du disque par rapport aux bras est variable : si le disque est presque inexistant chez les Linckia, il englobe les bras chez certaines espèces, qui arborent ainsi des formes pentagonales voire rondes, comme les Culcita en forme de coussin, ou les Podosphaeraster parfaitement sphériques. On distingue les étoiles de mer de leurs cousines les ophiures au moyen de différentes caractéristiques, comme le fait que les bras des étoiles se touchent à leur base, alors que ceux des ophiures sont clairement espacés.
Au milieu de la face inférieure du disque central se trouve la bouche, où se rejoignent généralement des « sillons ambulacraires » qui partent des bras6. Chacun de ces sillons radiaux porte entre 2 et 4 rangées de podia (ou pieds ambulacraires), qui sont les organes de la locomotion : ceux-ci sont généralement terminés par une ventouse (qui est en fait un disque adhésif). Ces sillons ambulacraires sont protégés de part et d’autre par une rangée de plaques armées de piquants ou de granules élargis, qui forment la bordure adambulacraire. Au-delà s’étend la région actinolatérale (« palmure » entre les bras, plus ou moins prononcée suivant les espèces), dont le bord est appelé la ceinture marginale.
Ce sont des animaux benthiques : cela signifie qu’elles vivent posées sur le fond de la mer, où elles progressent lentement sur leur podia, et sont incapables de nager.
Les étoiles de mer peuvent mesurer de quelques millimètres dans certains genres (comme les Aquilonastra et Allostichaster) à plus d’un mètre chez Pycnopodia helianthoides. La plus grande des étoiles de mer connues pourrait être Midgardia xandaras, qui peut dépasser cent quarante centimètres de diamètre, grâce à ses bras très longs et très fins. En termes de poids, certaines espèces du genre Thromidia (comme Thromidia gigas) pourraient atteindre les 6 kg.
Les échinodermes figurent parmi les premiers invertébrés à posséder un endosquelette. Celui des étoiles de mer est formé d’osselets cutanés en forme de plaques sécrétés par le derme sur toute la surface de l’individu, mais non soudés, ce qui permet au corps de rester souple (contrairement aux oursins). Chaque osselet est composé de carbonate de calcium (CaCO3) et de carbonate de magnésium (MgCO3) et joint avec un autre par une forme spéciale de collagène, appelée catch collagen en anglais (traduction littérale : collagène de capture). Les papules respiratoires traversent certaines plaques par des pores respiratoires.
Sur un bras vu en coupe, en partant de la partie inférieure et en remontant au sommet (face aborale) par un côté ou par l’autre, on trouve dans l’ordre des plaques squelettiques ambulacraires (entre lesquelles passent les podia), adambulacraires, actinolatérales, inféromarginales, la marge, les plaques supéromarginales, abactinales et enfin carinales (au sommet).
Certaines de ces plaques sont absentes ou très modifiées chez certains groupes : elles peuvent porter des piquants, des tubercules, des granules ou encore des corps cristallins9, et être couvertes d’un épiderme plus ou moins épais. Par exemple, les « étoiles de sable » (ordre des Paxillosida) portent en général des piquants latéraux formant des peignes, qui leur servent à s’enfouir dans le sable et à s’y déplacer.
Le squelette des étoiles de mer est plus ou moins densément couvert par un épiderme tendre, courant sur les plaques calcaires et perforé d’orifices respiratoires (et, dans une moindre mesure, génitaux, entre les bras).
La surface aborale (dorsale) et latérale extérieure est souvent caractérisée par la présence d’épines et de pédicellaires prenant racine du péritoine au tégument. Elle est aussi recouverte de papules (branchies cutanés), servant à la respiration (apport de O2), sortant des orifices respiratoires disposés en zones plus ou moins délimitées. Toujours sur la surface aborale de l’épiderme, on retrouve au-dessus du disque central une (ou plusieurs) plaque madreporique, petite plaque perforée composée de CaCO3, servant à l’entrée d’eau de mer pour le système hydraulique de locomotion. Quand la plaque est unique, elle est située entre deux départs de deux bras (appelés bivium), les trois autres bras constituant le trivium. En plein centre de son disque central se retrouve l’anus, généralement minuscule.
Sur la surface ventrale (orale), on retrouve au milieu de chaque bras un sillon ambulacraire entouré de pieds ambulacraires (podia), servant à la locomotion. Ces derniers peuvent être souvent protégés par les épines. À chaque bout de bras, on retrouve plusieurs tentacules sensoriels, ainsi qu’une ocelle (organe de vision), servant à l’orientation et à la perception du milieu environnant.
La plupart des étoiles de mer possèdent à la surface de leur épiderme de petits organes en forme de pince appelés pédicellaires, aux fonctions encore mystérieuses. Ils peuvent être en forme de pince, de grain de café, de salière, de « piège à loup » ou pédonculés. Certains groupes comme les Spinulosida en sont dépourvus, d’autres comme les Forcipulatida en sont souvent densément couvertes (formant souvent des touffes entourant des piquants). Alors qu’ils sont pédonculés et formés de trois pièces chez les Forcipulatida et les Brisingida (où l’on a pu mettre en évidence une fonction alimentaire, les pédicellaires permettant d’attraper des proies nageantes), ils sont aplatis et formés de deux mâchoires enfoncées dans l’épiderme chez les Goniasteridae (forme « grain de café »), sans qu’aucune fonction évidente n’ait pu être découverte, alors que certaines espèces comme Akelbaster caledoniae en portent un grand nombre, et de taille conséquente.
L’intérieur de l’individu est constitué au bas de chaque bras par un canal radiaire (prenant forme du canal circulaire) s’étendant sur tout son long et bordé par des canaux latéraux relié in fine par des ampoules ambulacraires. Le canal radiaire est recouvert par des osselets, mais les ampoules ambulacraires sont à découvert dans la cavité cœlomique. Il faut noter que chaque ampoule est la racine des pieds ambulacraires présents à l’extérieur. D’une certaine manière, elles sont leur système hydraulique personnel.
Deux enveloppes de gonades sont présentes, en plus ou moins grande quantité selon la saison, de chaque côté d’un bras.
Au plus haut du bras on retrouve deux cæca pyloriques, au-dessus des gonades, reliés tous deux en leur centre à l’estomac pylorique pentagonal par leur conduit pylorique. De cet estomac, sort le contenu organique dans le court intestin, vers l’anus. L’intestin est relié en son centre par deux canaux reliés eux-mêmes à un ceca rectal, dont la fonction est toujours incertaine. Sous l’estomac pylorique se retrouve aussitôt rattaché, l’estomac cardiaque. Celui-ci est rattaché par des ligaments gastriques aux sillons ambulacraires afin de prévenir un trop grand mouvement dans le cœlome. Certaines espèces comme Acanthaster planci se nourrissent par digestion externe, en dévaginant leur estomac sur leur proie.
Certaines espèces ont la possibilité de se régénérer, c’est-à-dire la capacité de faire repousser un ou plusieurs de leurs bras si elles en sont détachées. Un bras perdu peut être régénéré en moins d’un mois. Un genre en particulier, Linckia, nommé d’après le naturaliste J.H. Linck, est même capable, à partir d’un bras, de se reconstituer en entier. Elle utilise cette capacité comme moyen de multiplication asexuée.
Chez la quasi-totalité des espèces, la locomotion s’effectue exclusivement par le moyen des podia qui recouvrent plus ou moins densément la face orale. Ce sont des excroissances charnues partiellement rétractiles, très mobiles et terminées par des cellules produisant des substances adhésives, grâce auxquelles elles peuvent adhérer et se déplacer sur des surfaces verticales, même en cas de courant.
La vitesse moyenne d’une étoile est de 14 cm à la minute ; en cas de stress, elles peuvent se projeter vers l’avant par à-coups plus rapides. Si elles se trouvent sur le dos, elles se redresseront plus ou moins vite selon l’espèce, les plus souples comme Acanthaster planci pouvant se mettre en boule pour se laisser rouler jusqu’à retrouver leur équilibre.
Les espèces fouisseuses vivant enterrées dans le sable (comme celles de l’ordre des Paxillosida ou de la famille des Archasteridae) ont des podia plus longs mais dépourvus de disque terminal collant. Elles se servent également de leurs peignes latéraux (plaques modifiées en épines articulées) pour s’enfoncer et se déplacer dans le sable.
Les étoiles de mer sont sensibles au contact sur l’ensemble de leur épiderme (qui provoque éventuellement des réactions de défense), à certains composés chimiques présents dans l’eau, ainsi qu’à la lumière. Chaque bras comporte à son extrémité un ocelle qui permet une vision rudimentaire, peut-être utilisé pour se repérer géographiquement ou pour identifier des zones riches en nourriture. Les espèces prédatrices semblent avoir une meilleure vue que les détritivores. De plus, l’ensemble du corps semble parcouru de nerfs permettant de capter les variations de luminosité18, peut-être en partie grâce à un réseau de petits corps cristallins incrustés dans le squelette9 (cette hypothèse a cependant été scientifiquement invalidée chez le groupe-frère des ophiures).
Certaines espèces vivant en profondeur ont certains organes bioluminescents (Novodinia americana peut être lumineuse sur l’entière surface de son corps) et elles ont des yeux bien développés, qu’elles peuvent utiliser pour chasser ou pour repérer des partenaires sexuels. Une étude publiée en 2018 a porté sur 13 espèces vivant à différentes profondeurs, collectées au large des côtes du Groenland : toutes sauf une avaient des yeux fonctionnels (ocelles). Trois de ces espèces vivent à plus de 300 m de fond là où il n’y a quasiment plus de lumière provenant de la surface, mais avaient conservé ces organes en parfait état de marche ; chaque œil contient assez d’ommatidia (unités individuelles d’un œil composé) pour offrir à l’animal une image de quelques centaines de pixels. D’autres espèces ont une sensibilité à la lumière améliorée grâce à des ommatidia plus grande, mais avec une résolution spatiale de l’image probablement moindre.
On retrouve des étoiles de mer à toutes les profondeurs dans tous les océans. Plusieurs espèces sont spécialisées dans les écosystèmes subglaciaires, comme la grande Labidiaster annulatus, d’autres habitent les abysses comme les Brisingida (on compte 19 familles totalement inféodées aux grandes profondeurs), d’autres enfin supportent d’être émergée pendant les marées basses. Celles couramment aperçues sont des espèces intertidales qu’on retrouve particulièrement le long des côtes. D’autres habitent sur les plages recevant de grandes vagues. Enfin, d’autres espèces vivent dans une grande variété d’habitats benthiques, souvent à de grandes profondeurs dans l’océan. Asterias est par exemple un genre souvent retrouvé sur la côte est des États-Unis. Pisaster, de même que Dermasterias, se retrouve sur la rive opposée, la côte ouest.
En France métropolitaine, l’espèce la plus commune est l’étoile de mer commune (Asterias rubens) sur les côtes Atlantiques, et l’étoile de mer rouge (Echinaster sepositus) sur les côtes méditerranéennes.
De manière générale, la majorité des espèces d’étoiles de mer habitent dans des eaux tempérées ou froides (y compris sous la banquise et dans les grands fonds). Plusieurs familles sont inféodées aux abysses comme les Freyellidae et les Brisingidae, que l’on trouve jusqu’à 6 000 m de profondeur (6 860 m pour Freyella kurilokamchatica), mais le record de profondeur semble être détenu par les Porcellanasteridae, comme Eremicaster vicinus (trouvée à 7 614 m) ou une Hymenaster filmée à 8 400 m.
La plupart des étoiles de mer ont des sexes séparés (diécie). Une paire de gonades réside dans chaque bras, d’où elles sont reliées à l’extérieur par des pores génitaux, via le conduit reproducteur. Au début de l’été, à la suite d’un signal chimique émis dans l’eau chaque sexe expulse dans l’eau des œufs ou du sperme : la fertilisation est donc externe, et les œufs sont fécondés dans l’eau, où ils vont ensuite dériver parmi le plancton. La larve demeure planctonique pendant quelques semaines ou mois, et subit plusieurs métamorphoses appelées scaphularia, bipinnaria et brachiolaria. C’est cette dernière forme qui va ensuite décanter vers le fond, pour entamer sa métamorphose en étoile juvénile, désormais benthique. Cependant, chez certaines espèces (notamment d’eaux froides), les œufs sont benthiques et donnent directement naissance à des juvéniles formés, que la mère peut « couver » le temps de leur croissance.
Les étoiles de mer se reproduisent généralement de façon sexuée, mais certaines peuvent aussi le faire de façon asexuée : chez certains genres comme les Linckia par exemple, le disque central est très restreint et les organes vitaux sont équitablement répartis dans les bras. Ces étoiles sont donc capables de se séparer d’un bras sans danger, celui-ci devenant indépendant, capable de se déplacer et de se nourrir jusqu’à la régénérescence du disque et des quatre autres bras. Ceux-ci étant plus courts, l’étoile prendra une forme caractéristique appelée « comète de mer ». L’étoile de mer du Pacifique (Echinaster luzonicus) en a aussi la capacité, de même qu’elle peut elle-même détacher un de ses bras pour se reproduire. D’autres étoiles sont aussi capables de se séparer en deux moitiés pour se reproduire par clonage29 : chez quelques espèces comme Aquilonastra conandae, un tel mode de reproduction semble même privilégié. Au stade juvénile, les étoiles de mer semblent facilement cannibales, surtout quand elles sont en grande densité et avec des ressources limitées.
Quand cette capacité à se régénérer était sous-estimée et que certaines étoiles de mer étaient considérées comme des espèces nuisibles (comme l’Acanthaster planci), il était courant de les couper en deux et de les rejeter à la mer afin d’en contrôler la population, ce qui avait tout l’effet contraire.
Les étoiles de mer ont de nombreux prédateurs, même si certaines (comme l’Acanthaster planci aux piquants venimeux) sont suffisamment bien défendues pour ne plus craindre beaucoup de menaces à l’âge adulte. Les principaux prédateurs des étoiles de mer sont de gros poissons (aux mâchoires suffisamment puissantes pour broyer le squelette de calcite), des crabes, les loutres de mer, de gros mollusques carnivores (comme les « tritons » du genre Charonia, friands de grosses étoiles tropicales), certains crustacés (comme la crevette-arlequin mangeuse d’étoiles Hymenocera picta) et même d’autres espèces d’étoiles de mer (le cannibalisme étant relativement répandu chez les étoiles carnivores). Dans les zones intertidales, elles font le délice de certains oiseaux marins opportunistes comme les goélands.
Les principaux moyens de défense des étoiles de mer résident dans leur méfiance (beaucoup d’espèces sont nocturnes, d’autres sont très cryptiques) et dans leur squelette dur et souvent épineux qui les rend immangeable pour beaucoup d’animaux. Seules les Acanthaster sont équipées de piquants venimeux, mais plusieurs autres espèces peuvent sécréter des substances répulsives. En cas d’attaque, les étoiles peuvent abandonner un bras à un prédateur sans danger pour leur survie (il se régénérera rapidement).
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Sources : Wikipédia, YouTube.