Diversité du vivant animal I] Des arborescences pour filtrer l'eau 1) Les spongiaires Elles sont spécialisés pour filtrer l'eau qui contient sa nourriture (micro organisme, et micro algues). L'unité de base de filtration d'eau (entre 2 à 6 mm) a pour composante principale le choanocyte . L'eau rentre par les porocytes , et circule dans la chambre choanocytaire. Les choanocytes phagocyte alors la nourriture : son flagelle crée un flux d'eau qui attire les particules nourrissantes et l'eau dans une sorte de grille, l'eau est évacuée, et les particules sont phagocytés par le choanocyte, et dans le cas où certains choanocytes sont défavorisés, d'autres cellules transfèrent la nourriture des unes vers les autres. Si il y a un manque de choanocytes dans un endroit de l'éponge, les autres se divisent pour combler les trous. Les spicules (moulés dans les espaces inter-cellulaires) sont des amas silicifiés ou calcifiés qui se mettent en périphérie de l'éponge, permettant le soutien et la protection de la colonie, en plus de la défense chimique donnée par les cellules périphériques toxiques. Les spongiaires n'ont pas de tissus. Il existe trois types d'organisation des chambres choanocytaires : Atrium primaire Ascon (une seule chambre) Atrium Secondaire Sycon (plusieurs chambres qui évacuent dans un tuyau central) Leucon (Plusieurs chambres qui évacuent dans plusieurs tuyaux, qui évacuent dans un tuyau) Tous les échanges (respiration, excrétion, nutrition) se font au niveau de la cellule, et nécessite le fait que les cellules doivent être en contact direct avec l'eau. Ainsi, pour multiplier les surfaces d'échanges sans trop augmenter le volumes, les éponges ont adopté une structure en replis dans certains cas. 2) Les cnidaires a) Anatomie Par exemple les coraux, les gorgones, les anémones, ou les méduses. Les cnidaires possèdent un squelette hydrostatique, c'est l'eau qu'ils ont à l'intérieur d'eux qui leur donne leur formes. La grande différence notable est la présence de tissus (cellules liées entre elles et en communications). Ils ont des tissus composées de cellules épithélio-musculaire. Ils possèdent deux tissus principaux : • L'ectoderme : en contact avec le milieu extérieur • L'endoderme : en contact seulement avec la poche d'eau interne. La mésoglée (en bleu) sert d'interface entre l'endoderme et l'ectoderme. Les échange de nourriture se font à travers d'elle. Ainsi, toutes les cellules de l'organisme sont en contact direct avec l'appareil digestif. Les fibres des lames basales des tissus se mêlent à cette mésoglée. La mésoglée sera en quelque sorte le point d'attache pour les muscles. On remarquera que les polypes et les méduses sont formées exactement de la même manières, sauf que les méduses ne sont pas attachés à un socle. Chez la méduse, la mésoglée est extrêmement épaisse, ce qui lui donne son aspect gélatineux. Les cellules de l'ectoderme peuvent sécréter des mucus contenant Cnidoblastes (ou cnidocystes). On suppose que ces cellules spécifiques sont issus de l'évolution d'unicellulaires qui capturaient des proies de la même manière. Quand la proie touche le cnidocil, le filament urticant pénètre la proie et les hampes à crochets empêche l'extraction du cnidoblaste. Le venin sous pression se déversera alors dans la proie. Ces cnidoblastes se trouvent en grandes quantités au niveau des tentacules... Certains animaux sécrètent un mucus qui leur permet de ne pas être attaqué par les cnidoblastes, le même mucus qui permet aux tentacules de ne pas s'entre-attaquer. Les cellules épithéliales de l'endoderme flagellés phagocytes les proies (une fois digérées). Dans le cas des gorgones, il s'agit de colonies de polypes. Chaque polypes crée un peu de carbonate de calcium, jusqu'à créer cette structure qui se trouve toujours perpendiculairement au courant pour capter le maximum de proies apportée par le courant. Le principe est le même pour les coraux, mais à plat. Dans le cas du corail, il existe un phénomène de symbiose avec des algues unicellulaires incrustées dans les tissus, d'où la nécessité d'être dans des eaux peu profondes et claires, pour la photosynthèse. b) Mode de vie Reproduction : Le polype excrète une méduse qui porte des gonades. Portées par le courant et les vents, les méduses se rassemblent, et larguent leur gamètes. Après fécondation aléatoire, l'embryon devient planula, qui coule lorsqu'elle détecte un environnement favorable. Elle se développe pour reformer un polype. Certains polypes ne passent pas par le stade méduse, et certaines méduses ne sont jamais polypes... Alimentation : Les cnidaires se nourrissent avec leur tentacules urticantes, capturent des proies et les digèrent. Respiration et excrétion : Du fait de leur conformation, leur rapport surface/volume leur permet de respirer et d'excréter simplement par échanges transmembranaires. Mobilité : Deux muscles permettent la mobilité des cnidaires : circulaires (pour la variation du volume) et longitudinale (variation de la longueur). Dans le cas de la méduse, l'utilisation combinée de ces deux muscles permet un déplacement relativement libre dans le milieu marin. II] De la vie fixée à la mobilité 1) Les cténaires Ils peuvent se déplacer de façon plus libre. On observe chez ces espèces les premières dissymétrie antéro-postérieur, bilatérale, et même dorso-ventrale pour les cténaires benthiques. 2) Les platyhelmintes (« vers plat ») Vers plat généralement benthique, avec parfois des organes sensoriels assez évolué (yeux), composés d'un corps plat ondulé sur les bords, à symétrie bilatérale. Cette conformation lui permet d'avoir un très bon rapport surface/volume et donc d'avoir plus de zone en contact avec le milieu extérieur (caractéristique héritée des cnidaires) permettant notamment la respiration par diffusion. Ils ont un ectoderme sans cuticule, mais recouvert de mucus qui facilité sa reptation et qui est toxique. Ce sont des animaux triploblastiques, c'est à dire qu'il ont trois tissus fondamentaux. Contrairement au cnidaires et spongiaires, c'est un véritable tissus qui est intercalé entre l'endoderme (qui forme le tube digestif) et l'ectoderme : le mésoderme. Il est parcouru par plusieurs tubes digestifs ramifié dans tout le corps, ainsi une coupe contient plusieurs sections de tube digestif. Cependant, le tube digestif a une unique entrée. Périodiquement, le vers se purge en se contractant, pour vider complètement son tube digestif. Ils possèdent également des organes excréteurs les protonéphridies, il n'échange pas directement avec le milieu extérieur comme les cnidaires et spongiaires. Les protonéphridies associent convection (transport grâce au courant créé par le flagelle) et diffusion (à travers les tissus) et sont des sortes d'ampoules flagellées et ramifiées. Le contenu du mésoderme passe par ces protonéphridies, qui le filtrent en réinjectant le « bon » dans le mésoderme, et le mauvais dans le milieu extérieur. Il y a également les première idées de céphalisations avec l'accumulation d'organes sensoriels au niveau d'une zone localisée du corps (ici des yeux). Le système nerveux est diffus dans tout le corps, ce ont des épithéloneuriens. Dans ces organismes, tous les organes (système nerveux, digestif, reproductif) sont répartis dans l'intégralité du corps. En plus des fibres longitudinales (longueur), circulaires (diamètre), il possède des fibres transversales qui permettent de régler l'épaisseur. L'association de l'action de ses trois fibres combinées permet des mouvements de plus en plus élaborés, qui nécessite incidemment un système nerveux plus élaboré.. Il existe des formes libres mais aussi parasites des platyhelmintes, donc certains sont des fléaux non encore maîtrisés (paludisme). 3) Un némathelmintes C'est un animal tubulaire pseudocœlomate recouvert d'une cuticule (production de l'ectoderme qui induit toutes les nouvelles caractéristiques par rapport aux platyhelmintes), maintenant totalement étanche au milieu extérieur, donc protégés, mais par contre moins favorables à la nutrition, excrétion, respiration. Le tube digestif parcourt l'intégralité du corps. La nourriture rentre d'un côté, traverse tout le tube digestif, puis est excrété de l'autre côté du corps. La respiration se fait également par le tube digestif, qui est le seul contact avec le milieu extérieur, et l'oxygène est transporté par des proto-hémoglobines contenu dans le liquide qui baigne les organes. Les muscles sont ancrés à la cuticule, mais il n'y a plus de fibres circulaires, ni transversales, du fait de la rigidité du corps. Malgré la présence d'un squelette hydrostatique, les muscles s'appuient principalement sur la cuticule (qui joue en quelque sortes le rôle d'un ressort, pour effecteur des mouvements d'oscillations (alternance très rapide de contraction des muscles ventraux et dorsaux). Entre autre, ces mouvement permettent le mouvement des proto-hémoglobines dans le corps, et donc une bonne oxygénation des organes. Lors de sa croissance, le vers explose sa cuticule, en sort, et en synthétise une nouvelle à sa nouvelle taille. C'est la croissance par mue. II] Métamérisation et sectorisation 1) Les Annélides On observe l'apparition de pseudopodes, sur un corps tubulaire adapté au déplacement, avec une tendance à une céphalisation plus poussée. L'anatomie est basé sur un principe de métamérisation : un anneau est répété à l'identique tout le long du corps contenant la chaîne nerveuse ventrale (d'où l'appellation d'hyponeuriens), les méta néphridies...). Seul les vaisseaux, et le tube digestif (qui est sectorisé : bouche, pharynx, anus...) ne sont pas métamérisés et continus. Certains annélides ne possèdent plus, ou que des vestiges de parapodes. Le tube digestif tient entre deux poches de liquides (le sac cœlomique), dont une partie de la membrane s'appuie sur le muscle : somatopleure, et l'autre qui appuie et maintient le tube digestif : la splanchnopleure. Le Mésentère le tient tube à la face dorsale, et entre chaque anneau la zone d'affrontement entre les poches est le dissépiment. Les vaisseaux sont également tenu par ce système, et donc s'intercalent entre les sac cœlomiques. Ils servent en plus de point d'appuis qui s'oppose à la tension des muscles (ancrés à l'apodème) pour actionner les parapodes. On a un vestige de squelette hydrostatique. Le mouvement (péristaltique ou ondulatoire) se fait par alternance de la contraction des muscles, contrôlé par le système nerveux métamérisé, mais issu d'un ganglion cérébroïde : à chaque anneau, la chaine nerveuse ventrale innerve les muscles On observe également un système branchial au niveau des parapodes, et l'oxygène est véhiculé par des vaisseaux dans le reste du corps. Des organes (le tube digestif par exemple) spécialisés sont maintenant associés à un système circulatoire clos pour la translocation des molécules d'intérêt nutritif. Cette fois-ci, l'épuration se fait en deux parties : épuration du sang vers le liquide cœlomique par les podocytes, puis épuration de ce liquide parles métanéphridies. La nutrition se fait par la bouche, et l'excrétion par l'anus et les métanéphridies. Ils peuvent être carnassiers, détritivores, filtreur et même hématophage. Certains sont cependant sédentaire, et ont à ce moment là un régime de filtreur. 2) Les Arthropodes De petite taille (30 cm maximum), ils possèdent des pattes articulées, la musculature s'accroche maintenant sur les parties rigides de la cuticule, et pour la mobilité des pattes, les muscles sont maintenant directement dans les pattes. L'anatomie n'est plus métamérisé comme précédemment, et il y a un véritable exosquelette, protégeant toutes les parties molles internes. Sur cet exemple d'arachnoïde, on est à un niveau supérieur de sectorisation. Le corps est divisé en deux grandes parties : L'abdomen qui contient l'essentiel des organes internes (cœur, intestin...), alors que le céphalothorax contient les organes sensoriels ainsi que ceux dévolus à la motricité. Chez les crustacés, on observe cette même sectorisation, avec une localisation abdominale des organes mous, et céphalothoracique des organes moteurs et sensoriels. Chez les insectes, on observe une céphalisation (et donc un cou) qui contient la majorité des organes sensoriels. C'est un signe de haute mobilité, car elle permet de surveiller son entourage sans avoir besoin de bouger tout le corps. Les limites de la tailles sont rapport à la résistance de la cuticule. En effet, pour supporter une plus grande taille, il faudrait pouvoir supporter de plus en plus de poids, ce que la cuticule ne peux pas faire. Il y a plus qu'une unique cavité cœlomique : l'hémocœle, et le liquide cœlomique ne joue plus le rôle de squelette hydrostatique. Le tube digestif est de plus en plus sectorisé en fonction du régime de chaque arthropode. L'excrétion se fait par les tubes de Malpighi, par filtration de la cavité cœlomique pour en enlever les molécules nocives, ou inutiles. Le système nerveux est assez évolué, avec un véritable cerveau, des organes de palpation, ainsi que des yeux à facettes (chaque facette est un fait une sorte d'œil réduit). Ce système leur permet de voir à près de 180°, qui ajouté à la mobilité de la tête donne un angle presque complet de vision. Les arthropodes marins possèdent des branchies, et les terrestres possèdent des poumons ou des trachées. Dans le système trachéen, il n'y a même plus besoin de système sanguin, l'air entre par les spiracles et va directement dans les muscles, et ces trachées sont formés comme des anneaux pour qu'ils ne puissent se collapser. Ce système possède l'avantage d'être plus efficace que les poumons, permettant d'approvisionner ces organisme ultra mobiles plus efficacement. Synthétisé par l'ectoderme, la cuticule durcie au contact de l'air ou de l'eau. La croissance se fait par mue, car étant trop dur pour croître, lors de la croissance, une substance est sécrété par l'ectoderme pour décoller la cuticule, et cette dernière, sous l'effet de la pression, craque en des points prévus à cet effet, le corps mou s'étale et une nouvelle cuticule est synthétisée. Ainsi, on observe que plus la mobilité augmente, plus la complexité augmente. Cependant, dans le cas d'abeilles, de fourmis... on est en présence de super-organisme qui sont composées de colonies. L'individu seul ne peut survivre, il a besoin de la colonie. On remarquera que la biomasse des fourmis excède toutes les autres biomasses (excepté les plantes et bactéries). III] L'ultra mobilité : squelette interne ou externe? Le modèle annélide empêche le bon fonctionnement à la fois du tube digestif, et des muscles. Dans le modèle arthropode, le déplacement vers l'arrière du tube digestif permet le meilleur fonctionnement de chaque organes. Dans le modèle chordé (ou vertébré), la masse inerte est suspendue au milieu du corps. Cette organisation permet de porter des poids biens plus lourds. Dans les deux cas, les masses musculaires sont isolées des masses inertes. 1) Les vertébrés Ils ont un squelette interne. Leur perte de résistance par ce squelette interne, est compensée par un gain de mobilité, qui constitue, au même titre que leur potentielle toxicité et leur aptitude à la dissimulation en leur défense. Les parties molles sont maintenant autour des parties dures. Leur musculature importante et leur système nerveux évolués sont des conséquences de leur mobilité. 2) Les mollusques céphalopodes Vestiges de coquille au niveau des yeux, mais convergence évolutive vers les vertébrés (partie molle en périphérie des parties dures). Il y a perte du squelette externe et donc augmentation de la vulnérabilité, qui découle d'un gain de mobilité. De plus, ils sont bien plus intelligents, et ont une grande capacité d'apprentissage. Leurs organes sensoriels sont de plus extrêmement développés. Leur capacité de camouflage est également très évoluée, avec la possibilité de modifier leur peau pour se fondre dans le décor. Certaines espèces sont même capables d'aménager leur territoire. V] Protection passive, retour à la symétrie radiaire 1) Les mollusques C'est un groupe extrêmement vaste (deuxième plus diversifié), et hétéroclite de la limace de jardin, au calmar géant, en passant par les huitres). On peut citer le groupe des bivalves (huitre, moule), les gastéropodes (escargot, limace de mer), les céphalopodes (pieuvre, calmar, seiche...) ( La structure d'un mollusque de base est celle d'un « chapeau chinois ». L'ensemble de l'organisme peut se réfugier dans la coquille. Tout ce qui n'est pas organe est un muscle, qui s'appuie sur un squelette hydrostatique et se déplace par mouvement péristaltique. Les monoplacophores portent une plaque unique, les polyplacophores portent plusieurs plaques (issus du fractionnement longitudinal d'une coquille), et les bivalves (issus d'un fractionnement longitudinal d'une plaque). Dans le cas où la coquille grandit uniformément (pour accueillir un tube digestif volumineux), elle sera tubulaire (scaphopodes, céphalopodes primitifs) mais limitée dans taille du fait de la difficulté du déplacement, sinon elle sera spiralée (escargot, ou colimaçon) ce qui permet de recentrer les masses plus efficacement. Cette dernière forme a explosé, et le prochain stade d'évolution est la plus grand mobilité et perte partielle de la coquille (céphalopodes) Anatomie : Ce sont des triploblastes cœlomates hyponeuriens (comme tous les invertébrés). Le retour à la symétrie radiaire résulte de la perte de la mobilité. Cependant, il y a aussi une dissymétrie bilatérale. La métamérisation a été abandonnée, mais on peut en observer des vestiges lors du développement larvaire. Nutrition : herbivore, filtreur, détritivores. Le tube digestif est très sectorisé, et la masse viscérale représente 50% de la masse de l'animal (tube digestif, glandes, orifices...). Les grands céphalopodes sont par contre des grands carnassiers. Respiration et excrétion : Système circulatoire non clos qui rejoint le liquide de la cavité cœlomique, les branchies sont reliées à ce système, et le cœur pompe le tout. L'excrétion nettoie le liquide qui baigne le corps en passant par la cavité cœlomique, puis dans les longues néphridies. Système nerveux et déplacement : La complexité du système nerveux est directement lié à la mobilité de l'animal. Ainsi, les céphalopodes on un système nerveux beaucoup plus évolué que les mollusques bivalves par exemple. Les céphalopodes ont un vrais cerveau (ce sont les seul à pouvoir mourir d'un arrêt cardiaque de peur). 2) Autres groupes retournés à la symétrie radiaire (pôle apical ou oral, au pôle aboral) Les échinodermes : L'oursin en est très représentatifs (5 secteurs observables) Les astérides : étoiles de mer (obtenue par croissance latérale des secteurs des oursins) Les ophiurides : ressembles aux étoiles de mer. (obtenue par croissance latérale des secteurs des oursins) Coupe d'une branche d'astéride Les crinoïdes : Animaux filtreurs Les holothurides : concombres de mer (obtenue par croissance longitudinale des oursins) Déplacement : Les échinodermes se déplacent par un système ambulatoire de podias, basé sur un principe hydrostatique (avec de l'eau de mer) et des ventouses. Nutrition et respiration : Les podias interviennent encore. Ils sont liés à l'intérieur du corps, et servent notamment à la nutrition la respiration et l'excrétion. Des évaginations dermiques fines permettent également la respiration, nutrition, excrétion : les branchies dermiques. Il n'y a pas vraiment de système respiratoire, d'excrétion, de respiration ni même sanguin. Le fonctionnement est semblable à celui des cnidaires à ce niveau là. Les piquants étant tous recouvert de l'épiderme, la surface d'échange devient vite très grande. Système nerveux : Ce sont des épithéloneuriens. 3) Les urochordés Les larves d'urochordés présentent les premières organisations chordées. Elles sont mobiles, mais se fixent à l'âge adulte, et perdent totalement leur muscles et chorde. Anatomie : L'adulte présente un squelette externe massif en cellulose (tunique cellulosique). Lors de la fixation, il y a une hypertrophie du pharynx qui servira à la filtration de l'eau. Nutrition, excrétion : L'eau passe dans les petites fentes du pharynx, et ressort dans une poche pour être éjectée. Les molécules d'intérêt filtrées passent dans l'estomac pour êtreUrochordé adulte digérées, puis les déchets sont envoyés dans la même poche reliée au siphon exhalant, qui excrète. Le moteur de cette filtration est, comme dans le cas des spongiaires, des cellules flagellées, qui de plus forment un mucus qui colle les particules alimentaires, et par un effet de tapis roulant, les amène au tube digestif. Ces organismes peuvent vivre en colonie fixées, ou même pélagique sous forme tubulaire. Cette vie coloniale est une convergence étonnante avec les spongiaires, au même titre que les fonctions physiologiques fondamentales. Motricité et système nerveux : La vie fixée entraîne la régression quasi totale du système nerveux et musculaire. VI] Le développement embryonnaire (introduction) (Blastula) L'œuf fécondé se divise en stockant ses déchets dans le blastocœle, puis s'invagine en blastopore pour former le tube digestif (Gastrula). Globalement les diploblastiques restent à ce stade. Chez les triploblastiques, il y a formation d'un archentéron avec différenciation des cellules en mésoderme. Chez les acœlomates, le mésoderme est déstructuré, spongieux, et on y retrouve le même liquide blastocœlien. Rapidement dans le développement embryonnaire, les axes bilatéraux, antéropostérieurs et dorsoventraux se mettent en place, sous le contrôle de gène universels que l'ont retrouve même chez les vertébrés. Chez les pseudocœlomates, le mésoderme est structuré, et uniquement collé contre l'ectoderme. Le liquide est toujours le même, et on suppose que le mésoderme, moins sensible à la relative toxicité de ce liquide, est spontanément venu « protéger » l'ectoderme qui y est, lui, plus sensible. Chez les cœlomates, le mésoderme est contre l'ectoderme et l'endoderme, et deux poches se forment dans l'embryon : les vésicules cœlomiques. On note l'apparition des mésentères dorsaux et ventraux, et on parle maintenant de liquide cœlomique. 1) Différent types de mobilité • • • • • • • • Ciliaire Péristatique (vers) Organe contractile (cœur, vaisseau) Reptation, ondulation Propulsion par réaction (certains méduses) Mouvements rapides Marche Course 2) Types de support et de protection • • • • • • • Squelette hydrostatique (lorsque les muscles s'appuient sur du liquide) Cuticule Carapace Coquille Test Cartilage Os