Les arthropodes grandissent par mue : ils sécrètent un nouvel exosquelette sous l’ancien, se débarrassent de l’ancien squelette, se gonflent à une plus grande taille et attendent que le nouveau squelette durcisse1,2,3. Les crustacés aquatiques se gonflent en utilisant de l’eau ; cependant, comme de nombreux insectes4,5,6,7, le crabe terrestre G. lateralis gonfle son intestin antérieur avec du gaz8,9. Les crabes ayant récemment mué restent mous pendant plusieurs jours avant que le nouveau squelette ne durcisse suffisamment pour supporter les forces de contraction musculaire. Néanmoins, ni les crabes aquatiques ni les crabes terrestres ne sont incapables pendant cette période.
Le crabe bleu aquatique Callinectes sapidus maintient sa mobilité en passant à un squelette hydrostatique10 – un squelette à base de fluide qui est commun chez les invertébrés à corps mou11. Les squelettes hydrostatiques sont disposés de telle sorte que la force de contraction musculaire est transmise par un fluide aqueux essentiellement incompressible11,12,13. La contraction musculaire augmente la pression dans le fluide, provoquant les déformations ou le raidissement nécessaires au soutien, au mouvement et à la locomotion.
Nous avons étudié la possibilité que l’eau et l’air utilisés par G. lateralis pour le gonflage puissent tous deux fournir une forme de soutien squelettique hydrostatique, un pneumo-hydrostat, après la mue. Premièrement, nous avons mesuré simultanément la pression à l’intérieur de la chélipède (griffe) et la force de flexion de la chélipède. Nous avons observé une forte corrélation entre la force et la pression chez les crabes mous, nouvellement mués, mais pas chez les crabes durcis, ce qui est cohérent avec un support squelettique hydrostatique après la mue (Fig. 1a).
a, Enregistrements effectués 12 h (sans exosquelette ; deux traces supérieures) et 7 d (avec un nouvel exosquelette ; deux traces inférieures) après la mue. La pression est corrélée à la force chez le crabe mou mais pas chez le crabe dur. Pour chaque paire de traces, la partie supérieure indique la pression (Pa, pascals) et la partie inférieure indique la force (N, newtons). b, Pression à l’intérieur du chélipède (pince ; trace noire) et de l’intestin (trace grise) d’un crabe mou ayant récemment mué. Les pics de pression dans l’intestin et la pression de base sont en corrélation avec ceux du chélipède. En médaillon, vue élargie de la trace encadrée. c, Pression moyenne dans le chélipède (barres bleues) et l’intestin (barres rouges) avant (pression initiale) et après (pression finale) l’élimination de l’air de l’intestin. Les barres d’erreur représentent l’erreur standard.
Nous avons ensuite mesuré simultanément la pression à l’intérieur du chélipède et de l’intestin pendant la flexion du chélipède. (Pour les méthodes, voir les informations supplémentaires.) Chez les crabes ayant récemment mué, il y avait une forte corrélation entre la pression dans le chélipède et l’intestin pendant la flexion du chélipède (Fig. 1b). Les pressions moyennes de base n’étaient pas significativement différentes (chélipède : 3 792 pascals (Pa), écart-type = 1 029 Pa, n=7 ; intestin : 2 737 Pa, écart-type = 1 329 Pa, n=7 ; test t, P=0,12). Les pressions maximales moyennes pendant la flexion de la chélipède n’étaient pas non plus significativement différentes (chélipède : 808 Pa, s.d.=563 Pa, n=14 ; gut : 1,088 Pa, s.d.=510 Pa, n=14 ; t-test, P=0.18). Ces résultats étaient conformes aux attentes, car le corps n’est pas compartimenté et donc la contraction musculaire locale augmente la pression de l’hémolymphe dans tout le corps du crabe. Comme la paroi de l’intestin est flexible, cela entraîne une augmentation de la pression dans l’intestin également.
Nous avons montré qu’un crabe terrestre peut utiliser un gaz compressible en conjonction avec un liquide incompressible pour fournir un support squelettique. Ce squelette gaz-liquide représente une nouvelle catégorie de squelette hydrostatique. Le recours au gaz par un arthropode terrestre pourrait être plus qu’une adaptation résultant d’une faible disponibilité en eau : il pourrait également s’agir d’une adaptation biomécanique aux forces gravitationnelles plus importantes associées à la vie sur terre.