Diversité du vivant animal

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
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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
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Squelette hydrostatique (lorsque les muscles
s'appuient sur du liquide)
Cuticule
Carapace
Coquille
Test
Cartilage
Os