Developmental aspects of biomineralisation in the Polynesian pearl oyster Pinctada margaritifera var. cumingii

The shell biomineralisation with special reference to the nacreous region is observed during the development of the Polynesian pearl oyster. Ultrastructural changes were studied and timed for the first time from planktonic larval shells to two-year-old adult shells. During the first two weeks following fertilization, the prodissoconch-I shell structure is undifferentiated and uniformly granular. The prodissoconch-II stage which develops during the next two weeks acquires a columnar organization. Metamorphosis is characterized by the formation of the dissoconch shell with all the elements of an adult shell and marks the onset of the development of the nacre. Nucleation starts within an organic matrix from point sources forming 'crystal germs' which expand circularly until they fuse. The orientation of the contour lines of scalariform growth margins indicates the direction of shell growth. Five zones of growth (Z) were characterized. One-month-old shells show a homogenous zone, without particular figures (Z0). The contour lines are initially parallel to the growing shell edge (Z1), later becoming labyrinthic (finger prints, Z2) or perpendicular to the edge (Z3). A fourth zone (Z4) characterized by spiral growth and associated with the shell thickening is observed later in the umbo region. This development results from a gradual lowering of the rate of mineralisation over time and from changes in growth pattern from a predominant increase in size, shifting toward an increase in the thickness of the shell. The mineralisation patterns of the shells from larvae reared in hatchery conditions and larvae from the field appear similar. The use of quantified information on shape, density, and distribution of nucleation sites as an indicator of growth conditions is discussed.La biominéralisation de la coquille de l’huître perlière de Polynésie française, en particulier celle de sa partie nacrée, est étudiée au cours du développement du bivalve. Les changements de l’ultrastructure de sa coquille sont suivis, pour la première fois, du stade larvaire planctonique (prodissoconque I et II) au stade adulte de deux ans (dissoconque). Durant les deux premières semaines qui suivent la ponte, la prodissoconque I présente une structure granuleuse, sans aucune organisation apparente. La prodissoconque II qui se développe durant les deux semaines suivantes a une organisation en colonne. Au moment de la métamorphose, une dissoconque s’ajoute à la coquille larvaire. La fixation des larves planctoniques marque ainsi la mise en place de la couche nacrée. La taille, la densité et la distribution des sites de nucléation des carbonates évoluent au cours du temps et dans différentes régions de la coquille. La nucléation prend naissance au sein de la matière organique à partir d’un point formant les ‘germes cristallins’. Ceux-ci, de forme généralement circulaire, croissent, se compriment et finissent par fusionner avec des germes cristallins voisins. L’orientation des fronts de minéralisation près des zones de croissance indique la direction de croissance des coquilles. Cinq zones de croissance (Z) ont été définies en fonction des figures dessinées par ces fronts. La couche nacrée des coquilles d’un mois ne montre aucune figure particulière (Z0) puis les fronts de minéralisation sont parallèles au bord des valves (Z1), ils deviennent sinueux (apparence d’empreintes digitales) (Z2) puis sont perpendiculaires au bord des coquilles (Z3). Une quatrième zone (Z4) caractérisée par des spirales de croissance s’ajoute aux trois autres zones, dans la région du crochet et est associée à un épaississement de la coquille. Ces résultats attestent d’un ralentissement de la minéralisation au cours du temps et d’un changement de la stratégie de croissance des bivalves. Une croissance en longueur est privilégiée chez les jeunes coquilles. Elle est ensuite remplacée par une stratégie d’épaississement chez les coquilles plus âgées. Les figures de minéralisation des coquilles d’écloserie sont similaires à celles du milieu naturel. Les informations sur la forme, la densité et la distribution des sites de nucléation en tant qu’indicateurs de croissance sont ici discutée