Biologie Animale : Liliane Krespi LES ARTHROPODES I INTRODUCTION AUX CARACTERES GENERAUX Arthropode (arthros : articulation / pode = pied) Pattes articulées toujours présentes chez l’adulte mais peuvent être absentes chez les larves. Ils vont se déplacer par mouvements coordonnés des organes locomoteurs ( à savoir leurs pattes articulées). C’est le plus important et le plus diversifié de tous les embranchements puisqu’en effet, sur l’ensemble de toutes les espèces décrites, au moins 80% sont constitués par les arthropodes. On les toruve dans tous les milieux et comportent des formes diverses et variées mais malgré une apparente diversité, les arthropodes présentent tous un plan d’organisation constant et une classification basée sur la disposition et la structure des appendices. CARACTERES GENERAUX : (arbre phylo) Animaux triploblastiques et coelomates. SN ventral (hyponeuriens), corps constitué d’une succession de métamères (animaux métamérisés / métamère = segment anatomique de base) Ecdysozoaire= ils possèdent un exosquelette= cuticule (substance sécrétée par les cellules épidermiques formant une couche rigide) Présence de : Coelome = cavité générale ou hémocoele (dans laquelle circule l’hémolymphe). Les organes sont baignés dans l’hémolymphe ; elle est très peu endiguée dans des vaisseaux et le coelome est constitué d’une paire de vésicules coelomique par métamère. L’hémolymphe est formée de cellules sanguines (hémocytes) Appareil circulatoire : il n’est pas complètement clos. Composé par un cœur dorsal (long tube contractile où le sang va circuler de l’arrière vers l’avant ; le sang (= hémolymphe) est ensuite déversé dans des lacunes. Dans ces lacunes se situent les organes donc le sang baigne les organes et va revenir au cœur via le sinus péricardique). Appareil respiratoire : chez formes terrestres : présence de poches pulmonaires ou système de trachées Chez les formes aquatiques : soit une respiratoire transtégumentaire ou capture de l’oxygène grâce à des branchies. Appareil digestif : trois grandes parties : stomodeum, mésenteron, proctodéum. Le stomodeum et le proctodeum ont un rôle mécanique alors que l’intestin moyen (mésentéron) a un rôle dans la digestion Appareil excreteur : pas de véritable organe d’excrétion chez les arthropodes. La plupart des invertébrés possèdent des néphridies mais les arthropodes ont d’autres formations comme des glandes coxales (araignées) ou les tubes de Malpighi (baignent dans l’hemolymphe et captent les matières azotées) Système nerveux : hyponeuriens (quand le SN est dorsal : épineurien). Le SN est composé de plusieurs zones : Une partie antérieure : le « cerveau » (gros ganglions cerebroide) Une chaine nerveuse ventrale (une paire de ganglions nerveux par métamère) . de cette chaine part un certain nombre de nerfs Un système neuro-endocrine permettant le déroulement d’un certain nombre de fonctions physiologiques comme la vitellogénèse (= maturation des ovocytes) et le phénomène de mue Appareil génital : sexes souvent séparés (a part certains cas d’hermaphrodisme) Les métamères peuvent se souder entre eux pour former des parties du corps particulières Tagmes. Il y en a en général 3 : tête thorax et abdomen Chaque métamère va porter une paire d’appendices II LA CUTICULE DES ARTHROPODES (schéma poly) L’epicuticule : Couche très fine, imperméable (isole les arthropodes du milieu extérieur bonne résistance au manque d’eau), inextensible, de structure très complexe. Son rôle majeur est de limiter les pertes en eau. Elle comporte 4 couches Sous la cuticule se trouve l’hypoderme (cellule hypodermique peut parfois se transformer en glandes) composée de grandes cellules qui peuvent engendrer des soies ou des glandes. III PLAN D’ORGANISATION ET DIVERSITE DES MODES DE VIE 1. CHEZ LES CHELICERIFORMES ET CHELICERATES Remarque : il y a très longtemps il existait un troisième groupe appelé trilobitomorphe (ère primaire) et qui comprenait des formes marines très primitives (ancêtre de nos arthropodes actuels) Chélicères (et pas antennes !!!) = première paire d’appendices situés près du cou en forme de pinces ou crochets. Fonction de préhension et alimentaire. Pédipalpe= deuxième paire d’appendices qui ont une fonction tactile, sensorielle Les chélicériformes ne possèdent jamais d’antennes ou de mandibules. Les corps est divisé en un proshome = céphalothorax (région antérieure) et opisthosome= abdomen (partie postérieure) abdomen en deux parties : mésosome = pré abdomen/ métasome= post abdomen Mérostome : chélicériformes marins primitifs : fossiles vivants. Représenté par la Limule (Xiphosura polyphemus). On les trouve sur les côtes atlantique de l’Amérique du nord. Ils peuvent atteindre jusqu’à 60 cm de long De part été d’autres de la crête, on retrouve les organes visuels, les ocelles (yeux simples) et des yeux composés latéraux. L’orifice buccal est encadré par une paire de chélicères à trois articles et 5 paires de pattes locomotrices (rôle dans l’alimentation puisqu’elles permettent de dilacérer les aliments= rôle masticateur) La limule se nourrit de petits invertébrés (mollusques). Au niveau ventral on trouve 6 paires d’appendices natatoires qui permettent la nage et qui ont une fonction respiratoire : ils sont branquifère Elles se servent de leurs pattes abdominales pour marcher. Le telson est un long stylet qui permet à la limule de forer dans le sable Reproduction : les limules ont des sexes séparés et en période de reproduction, ils se rassemblent dans les baies. La femelle creuse une cavité dans le sable et va pondre plusieurs centaines d’œufs et il y a fécondation externe car les mâles vont venir féconder les œufs une fois qu’ils ont été pondus. Ils vont donner des petites larves qui vont devenir adultes au bout de 3 ans. (développement post embryonnaire= 3ans). Ces animaux sont utilisés par l’industrie pharmaceutique : leur hémolymphe (bleue) a des vertus particulières. On va extraire une partie de leur hémolymphe sans les tuer donc ces animaux sont protégés. Les Arachnides : Ce sont des chélicériformes terrestres mais certains groupes se sont adaptés à la vie aquatique. C’est un groupe très ancien (on peut retrouver des fossiles dans les 5 ordres d’arachnides) Les scorpionidés : ce sont des arthropodes très primitfs, exclusivement terrestres depuis le Carbonifère et comparables à nos scorpions actuels. Actuellement, il existe environ 600 espèces de scorpions. Leur taille est très variable (1cm – 20 cm). Trouvés dans les zones tropicales ou sub tropicales. Ce sont des animaux exclusivement nocturnes, il fuient la lumière et sont carnivores. (cf schéma scorpion) Le prosome est constitué par une carapace dorsale qui va porter 2 yeux médio dorsaux et une paire de chélicères ventrale terminées par une pince(rôle alimentaire : dilacération et mastication des proies). Le seconde métamère du prosome porte des pédipalpes (les deux derniers articles sont transformés en pinces). Ils sont utilisés pour capturer les proies. Les 4 métamères suivants portent chacun une pair de pattes locomotrices L’opisthosome porte l’orifice génital : le mésosome (antérieure) est composé de 7 métamères (on trouve l’orrifice génital au niveau du premier met.) En dessous de l’app gen se trouvent des peignes (dont le rôle est mal connu) Des métamère 3 à 6 se trouvent des stigmates qui sont des orifices respiratoires (orifices des poumons). On trouve 4 paires de poumons = sacs pulmonaires (poumons très primitifs) Le métasome comporte 5 métàmères dont le dernier porte le Telson qui est renflé et porte lui-même un dard venimeux (dans lequel se trouvent 2 glandes venimeuses et un aiguillon) Seuls quelques espèces de scorpions possèdent un venin neuro toxique. Les scorpions se nourrissent essentiellement d’insectes. Il saisit la proie avec ses pédipalpes et la tue avec un coup d’aiguillon. Elle sera ensuite mastiquée par les chélicères. Les premières heures de la digestion sont externes en regurgittant des enzymes digestives par la bouche pour réduire la proie en bouillie afin que le scorpion puisse l’ingérer. Reproduction : sexes séparés mais les femelles peuvent petre soit ovovivipares (le développement des œufs une fois fécondés va se faire à l’intérieur de l’appareil génital de la femelle ; une fois que le développement est presque terminé, les œufs sont pondus et vont donner naissance aux jeunes) ou vivipares (tout le développement s’effectue dans l’appareil génital de la femelle œufs + eclosion. Donc les femelles donnent directement naissance à des jeunes) Dès la naissance, les jeunes montent sur le dos de la mère durant tout le stade larvaire (1 an) Les pseudoscorpions (= les chernètes) Taille < 10 mm. Allure générale de scorpion. Leur habitat est assez variable (litière, feuilles mortes, grottes, sous les pierres) On peut trouver des espèces commensales (vivent en association avec différentes espèces qui vont se nourrir de petits acariens qui vont se trouver dans les nids de petits mammifères qui les tolèrent) Ils peuvent être très utiles en les débarassant d’organismes genant. Tous les métamères du prosome sont fusionnés Chaque pédipalpe renferme une glande venimeuse. Lorsque l’animal se déplace, les pédipalpes (très longs) sont écartés Il possède 4 paires de pattes locomotrices et un opisthosome arrondi composé de 12 métamères (2 paires de stigmates en tout) Il possède non pas des poumons mais des trachées. Son régime alimentaire est composé d’acariens ou de collemboles tués grâce aux pédipalpes et régurgitation d’enzymes digestives Les opilions : 4 paires de pattes angulatoire. Corps anguleux avec prosome et opisthosome soudés. Seul l’opisthosome est segmenté. Le prosome va porter deux yeux simples (ocelles en partie dorsale) et une paire de chélicère et une paire de pédipalpes particulièrement développée. Les opilions ne consomment pas de proies vivantes donc n’ont pas de glande venimeuse mais se nourrissent quand même de débris d’insectes (mille pattes, mollusques…). Il se capables de régurgiter des enzymes digestives : avant d’avaler leur proie, ils doivent faire une digestion externe. La proie sera ensuite lacérée par les chélicères. La respiration est trachéenne et les orifices respiratoires vont apparaitre extérieurement (deux stigmates au niveau du second métamère de l’opithosome). Quand les opilions sentent un risque de prédation, il pratique l’autotomie (l’animal lache une patte qui se régénérera plus tard). Ils perdent souvent des pattes et ont donc une démarche saccadée. Les Aranéides : C’est l’ordre le plus important de la classe des arachnides (40 000 espèces chez les araignées) Les plus grandes peuvent mesurer jusqu’à 9-10cm de long sans les pattes (peuvent faire des bond de 2m de long) Les aranéides ont deux caractéristiques majeures particulières : _ elles produisent de la soie _ chez les mâles, les pédipalpes sont transformés en organe de copulation Il y a des espèces qui creusent des terriers (certaines mygales françaises), vivre sous les pierres ou dans les habitations. Certaines peuvent également vivre sous l’eau (araignée scaphandre = argyronette) : elle construit une cloche de soie sous l’eau qui va lui donner une bulle d’air. Elle va déposer ses œufs dans la cloche et va y rester jusqu’à l’éclosion des jeunes. Le prosome et l’opisthosome sont reliés par un fin pédoncule. Elles ont 4 paires d’ocelles (yeux simples) dorsalement. Ces ocelles sont plus ou moins développés selon l’espèce (ocelles plus développés chez les araignées prédatrices). Ventralement, le premier métamère du prosome va porter une paire de chélicères qui contiennent une glande à venin et formés de deux articles. Chez les araignées le venin peut agir sur le système nerveux (neuro toxique) ou être nécrosant (peut entrainer des gangreines : elles produisent un venin qui empêche de guérir). Chez les araignées, la nécrose des tissus est régulière et la guérison des plaies est très lente. Pour l’homme, le venin est rarement mortel : deux espèces sont dangereuses seulement : les veuves noires et les mygales (mais pas toutes). Les mygales creusent un terrier avec leurs chélicères et les tapisser de soie et vont chasser à l’affut. Les araignées sont carnivores mais consomment surtout des insectes : les proies vont être piquées par les chélicères (organes d’attaque et de capture de proies principalement, mais les chélicères peuvent être utilisées pour creuser des terriers, couper un fil de soie, porter les cocons qui contiennent les œufs. Le second segment porte des pédipalpes (courts et brefs chez la femelle mais ils sont transformés en organe copulateur chez les mâles= renflement et crochet au bout) Cet organe copulateur contient le réservoir spermatique qui se prolonge par le canal éjaculateur. Le bulbe (qui contient le canal) se termine par le style Le mâle va tisser une toile (toile spermatique) et il y déposera une goutte de sperme. La goutte sera ensuite aspirée et viendra se déposer dans le réservoir spermatique contenu dans le bulbe des pedipalpes. Au moment de l’accouplement, le mâle ira déposer son sperme dans la femelle grâce à son pédipalpe qui devient un organe copulateur. Le dernier article des pattes angulatoire se termine par trois petites griffes. L’opisthosome n’a pas de segmentation, il est globuleux (12 métamères soudés). Le premier métamère se transforme en fin pédoncule dans lequel va passer le système digestif, circulatoire et nerveux. Ventralement, l’opisthosome porte l’orifice génital encadré par des orifices respiratoires (orifice des poumons ; certaines espèces peuvent avoir des poumons et des trachées, ou juste l’un ou juste l’autre). L’orifice génital est médiant : chez le mâle, c’est juste une ouverture et chez la femelle, il peut ^tre muni d’un clapet Côté postérieur de l’opisthosome, on trouve des filières (trois paires) qui sont des structures permettant l’émission de la soie vers l’extérieur Encore plus postérieur, un anus. La soie est élaborée au niveau de glandes séricigènes ; la soie est une scléroprotéine fluide qui, dès qu’elle est en contact avec l’air, va se solidifier. Les fils de soie sont très résistants, élastiques, souples et ont différentes fonctions (tisser des toiles, tapisser des terriers ou encore constituer les cocons qui vont englober les œufs. Les araignées sédentaires vont construire des toiles qui sont propres à leur espèce. Par exemple, la toile de l’argiotte construit une toile en triangle (fil directeur, fils rayonnant, première spirale, deuxième spirale toile définitive). L’araignée reste reliée à la toile par des fils avertisseurs qui la préviendront grâce aux vibrations lorsqu’une proie se prend dans la toile. La femelle est ovipare. Elle enferme ses œufs dans un cocon de soie (accroché à l’araignée ou fixé sur les végétaux. L’araignée recouvre le cocon de terre pour le cacher.). les jeunes vont éclore dans les cocons et vont effectuer leur première mue dans le cocon Les Acariens : Ordre très important : on compte plus de 6000 espèces. Ce sont des organismes de très petites tailles (sauf les tiques qui peuvent être assez grosses). On trouve des acariens dans tous les milieux. Parasites de l’homme et des animaux domestiques et espèces libres. Parmi les espèces libres, on trouve des phytophages (tetranychidae). On trouve également les aoutas Parmi les espèces parasites, il y a l’agent de la Galle (le sarcopte). Les demonex sont des acariens que nous transportons dans nos points noirs. Le prosome et l’opisthosome sont fusionnés mais on peut distinguer une partie antérieure et postérieure. La partie antérieure du prosome s’appelle rostre ou gnathosome et la partie postérieure est le podosome. Au niveau du rostre on trouve une paire de chélicères (dorsal) et une paire de pédipalpes (latérales) Les chélicères dorsales sont situés à l’extremité d’une gaine. La partie ventrale du rostre (hypostome) est équipé de petites dents et la partie dorsale également. Ces deux dents entourent la bouche qui libère le venin (voilà pourquoi il ne faut pas arracher les tiques, car le rostre rentre à l’intérieur du tégument et reste fixé pour aspirer le sang). La forme des chélicères et des pédipalpes est très variée. Les tiques sont des ectoparasites hematophages. Ce sont des animaux vecteurs de nombreuses maladies dues à des bactéries (spirochètes ou borelia : genre responsable de la maladie de Lyme troubles cardiaques et neurologiques) Le podosome porte les quatre paires de pattes angulatoires. Elles portent des adaptations particulières en fonction du mode de vie de l’animal (si aquatique : longue soie natatoire /si terrestre, adaptation au saut). L’orifice génital se trouve entre les deux dernières paires de pattes : sexes séparés. Les femelles sont ovipares. Des œufs éclosent une larve hexapode. Les pycnogonides = pentopodes Groupes qui comporte des animaux marins completement dépigmentés, benthiques. Ils sont carnivores et se nourriseent d’ponges, de coraux, d’anémone de mer. Prosome développé (phénomène d’autotomie : patte se coupe entre deuxieme et troisieme articles). Au niveau postérieur on toruve le céphalon qui porte une paire de palples et une paire de chélicères. Chez les mâles, il y a un organe appelé les ovigères qui sont des appendices qui servent à transporter les œufs fécondés jusqu’à l’éclosion Il existe un opisthosome très réduit 2) chez les mandibulates ou antennates Il y a une paire de mandibules et une ou deux paires d’antennes Une seule paire d’antennes chez les myriapodes et hexapodes et deux paires chez les crustacés Les myriapodes : Ce sont des animaux terrestres à respiration trachéenne. Ils possèdent une seule paire d’antenne et ont un corps divisé en trois parties (trois tagmes) : la tête, le tronc (pattes très nombreuses), le pygidium (= telson) Le tronc peut avoir jusqu’à 180 métamères chez certaines espèces Les chilopodes sont carnivores et les diplopodes sont végétariens Chez les chilopodes, on va trouver une paire d’appendice modifiée en crochet : les forcipules qui vont etre en relation avec une glande à venin. Ils peuvent saisir leur proie avec les forcipules et les paralyser avec le venin La morsure est assez douloureuse mais théoriquement sans danger (sauf les espèces tropicales qui sont dangereuses) Les espèces tropicales peuvent capturer des petits vertébrés. Les diplopodes n’ont pas de glandes à venins. La plupart des segments du corps vont porter deux appendices sauf le premier qui est apode. Il n’y a pas de forcipule. Ils se nourrissent de débris végétaux . les femelles sont ovipares et les œufs vont donnés naissance à une larve qui va devenir un adulte après un certain nombre de mues. Les crustacés : Ils y a 40 000 espèces de crustacés (moins nombreux que les arachnides ou insectes) mais ont un rôle fondamental en milieu aquatique car ils constituent la base de très nombreuses chaines alimentaires. Caractères généraux : Animaux métamérisés Une paire d’appendice par métamère Chez les plus évolués, il peut y avoir soudure de ces métamères en tagme (tête thorax abdomen) Ils ont deux paires d’antennes et une paire de mandibules Respiration en général branchiale Leur exosquelette (cuticule) est calcifiée (incrustée de sels minéraux et de calcaire). Au touché on a une sensation de cropute dure (crusta = croûte) La croissance s’effectue par des mues Les appendices sont biramés Les organes excréteurs (néphridies) sont disposés de façon régulière (néphromérie) La larve s’appelle larve Nauplius (larve nageuse planctonique. Corps arrondi prolongé par des longues soies caudales, pas de segmentation visible,trois paires d’appendices natatoires qui sont les antennes, les antennules et les futures mandibules). La larve a une très grande importance phylétique puisqu’elle constitue le lien essentiel entre tous les crustacés (ils vont tous posséder un type larvaire de ce type). On trouve les crustacés en eau de mer ou en eau douce (ils sont dulcicoles). Les seuls crustacés terrestres sont les cloportes. Les crustacés sont plutôt marins car leur cuticule est plutôt imparfaite, non imparméable et leur respiration est branchiale. Ils sont essentiellement libres mais certains vivent fixés sur le substrat comme les balanes ou d’autres sont parasites (la sacculine ou les crustacés copépodes). Leur régime alimentaire est varié : prédateurs, parasites, filtreurs, saprophages… Les sexes sont en général séparés. Il y a un dimorphisme sexuel assez marqué (le mâle est souvent plus grand que la femelle). Il y a également des cas d’hermaphrodisme (pratique quand on vit fixé). Il y a aussi des cas de parthénogénèse (voie asexuée : ex chez les daphnées, les femelles donnent des femelles) Les œufs peuvent être portés par la femelle jusqu’à éclosion (poche incubatrice). Le tourteau peut pondre plusieurs millions d’œufs alors que le bernard l’hermitte n’en pont que quelques dizaines. Ce groupes des crustacés est très important économiquement au travers de la pêche et de la consommation par l’homme. Ils vont jouer un rôle écologique particulièrement important et certains gorupes de crevettes constituent le kryle (base alimentaire de nombreuses espèces de la chaine trophique). Les saprophages participent au recyclage de la matière organique Classification : Basée sur le rôle des appendices Rôle des appendices : Locomotion (marche, nager) Alimentation (capture, réco lte des aliments, mastication) Respiration (fonction branchiale) Perception sensorielle Spécialisation des appendices= caractère essentiel de l’évolution des crustacés 5 sous classes ou lignées évolutives : (plus primitif vers le plus évolué) Branchiopodes (appendices peu spécialisés et utilisés pour de nombreuses fonctions) Ostracodes Copépodes Cirripèdes Malacostracés Autres critères de différenciation : Nombre de métamères consécutifs Nombre de complexité des tagmes Présence ou non d’une carapace Forme de la carapace (bivalve et mobile chez beaucoup de formes inférieures/ immobiles et soudés au téguments thoraciques chez les formes les plus évoluées) Les branchiopodes sont les crustacés les plus primitifs : Ils sont libres et se caractérisent par la présence d’yeux composés, de carapace et de 4 paires de pattes thoraciques (phyllopodes= ex : lepidurus et cladocères= ex : daphnies) Les cladocères ont des antennes de très grandes tailles et sont abondants dans les étangs, lacs ruisseaux Les ostrapodes comptent 3000 espèces (ex : cypris). Ils ont des antennes développées, formes microscopiques libres, omnivores, marines que l’on trouve en eau douce. Les copépodes : ils ont colonisés toutes les mers : groupe le plus important de plancton marin. Ils n’ont pas de cœur et n’ont qu’un seul œil. Les femelles portent accrochés des œufs dans des cloches. On trouve aussi bien des formes libres que des formes parasites. Les cirripièdes : fixés, genre Balanus. Les pousse pied font partie du groupe des thoraciques Les malacostracés : libres, crustacés supérieurs. Représentent les deux thiers des crustacés actuels. Leur corps est divisé en trois tagmes. Leur corps est recouvert d’une carapace. Chez les peracarides amphipodes, applati latéralement VOIR POLY, grosse flemme