La diversité des Animaux

Table des matières - 1
Département de biologie, Université d’Ottawa
TABLE DES MATIÈRES
TABLE DES MATIÈRES 1
INTRODUCTION 3
La diversité animale 3
Besoins des animaux 4
Oxygène 4
Eau 5
Nourriture 5
Reproduction 5
Fonctions nécessaires à la vie animale 5
Circulation 6
Excrétion 6
Locomotion 6
Perception 6
Coordination 6
Contraintes liées à l'environnement 7
Le milieu marin 7
Le milieu d'eau douce 7
Le milieu terrestre 7
MÉTABOLISME 9
ATP: la monnaie unique de l'économie énergétique
cellulaire 9
Pourquoi l'oxygène est-il nécessaire ? 10
Production d'ATP en conditions aérobies 10
Glycolyse 11
Oxydation du pyruvate (Réaction de transition)
11
Le cycle de l'acide citrique (cycle de Krebs) 11
La chaîne de transport des électrons
(phosphorylation oxydative) 12
Respiration anaérobie 14
Autres sources d'énergie 15
Contrôle du métabolisme 16
CLASSIFICATION ET ÉVOLUTION ANIMALE 17
Taxonomie (ou taxinomie) 17
Classification hiérarchique 18
Approche traditionnelle 18
Phénétique 19
Cladistique 19
Les cinq Règnes 20
Grandes divisions phylogénétiques du règne animal
20
Uni- versus Pluricellulaires 20
Agrégats de cellules versus tissus 21
Plan de symétrie 21
Cavité interne 21
Protostomiens vs Deutérostomiens 21
Échelle temporelle 21
Précambrien (4600-570M) 22
Paléozoïque (570-230M) 22
Mésozoïque (230-65M) 22
Cénozoïque (64M-Aujourd'hui) 22
LES PROTOZOAIRES 23
Classification 23
Locomotion et support 25
Respiration et circulation 26
Alimentation et digestion 27
Excrétion et osmorégulation 27
Reproduction 28
Défenses 30
Écologie 30
LES PORIFÈRES 33
Généralités 33
Architecture et classification 34
Respiration et circulation 36
Alimentation et digestion 36
Excrétion et osmorégulation 36
Reproduction 36
Défenses 37
Écologie 38
LES CNIDAIRES 39
Architecture et classification 40
Locomotion et support 41
Respiration et circulation 42
Alimentation et digestion 43
Excrétion et osmorégulation 44
Sens et système nerveux 44
Reproduction 44
Défenses 45
Écologie 45
LES PLATHELMINTHES 47
Origine des métazoaires et des animaux bilatéraux
48
Architecture et classification 48
Locomotion 50
Respiration et circulation 50
Alimentation et digestion 50
Excrétion et osmorégulation 50
Reproduction 51
Sens et système nerveux 52
Défenses et adaptations 52
LES NÉMATODES 55

2 - Animaux: Structures et Fonctions
BIO 2525 - Hiver 2002
Architecture 55
Locomotion 56
Respiration et circulation 56
Alimentation et digestion 56
Excrétion 57
Reproduction 57
Écologie 57
LES MOLLUSQUES 59
Architecture et classification 59
Locomotion 62
Respiration et circulation 62
Alimentation et digestion 63
Reproduction 64
Défenses 64
Écologie 64
LES ANNÉLIDES 65
Architecture et Classification 66
Locomotion 67
Respiration et circulation 69
Alimentation et digestion 69
Excrétion et osmorégulation 70
Système nerveux 70
Reproduction 70
Une parenthèse sur la reproduction 71
Reproduction sexuée ou asexuée? 71
Si sexuée, monoïque ou dioïque? 71
Qui fait quoi? 72
Écologie 72
LES ARTHROPODES 73
Architecture et classification 73
Locomotion 74
Respiration et circulation 75
Alimentation et digestion 77
Excrétion et osmorégulation 77
Cycle biologique 78
Défenses 78
Écologie 78
LES ÉCHINODERMES 81
Architecture et classification 82
Locomotion 83
Respiration et circulation 83
Alimentation et digestion 83
Excrétion et osmorégulation 84
Sens et système nerveux 84
Reproduction 84
Défenses et adaptations à la vie sessile 84
Écologie 85
INTRODUCTION AUX CHORDÉS 87
Architecture et classification 88
Origine des Chordés 89
Évolution des Chordés 90
Les Vertébrés 90
LES POISSONS 91
Architecture et classification 92
Locomotion 93
Respiration et circulation 93
Osmorégulation et excrétion 95
Sens et système nerveux 95
Écologie 95
LES AMPHIBIENS 97
Adaptations des Vertébrés à la vie terrestre 97
Architecture et classification 99
Squelette et locomotion 99
Respiration et circulation 99
Alimentation et digestion 100
Excrétion et osmorégulation 100
Reproduction 101
LES REPTILES 103
Architecture et Évolution 103
Respiration et circulation 104
Alimentation et digestion 105
Excrétion et osmorégulation 105
Reproduction 105
Défenses et adaptations 106
Système nerveux 106
LES OISEAUX 107
Modifications associées au vol 107
Respiration et circulation 108
Alimentation et digestion 109
Excrétion et osmorégulation 109
Système nerveux 109
LES MAMMIFÈRES 111
Architecture et classification 111
Locomotion 112
Respiration et circulation 112
Alimentation et digestion 113
Excrétion et osmorégulation 113
Système nerveux 113
Adaptations 114
GLOSSAIRE 115

Introduction - 3
Département de biologie, Université d’Ottawa
Introduction
La diversité des animaux est incroyable. En taille, les animaux peuvent
varier de 0.1 mm à quelques dizaines de mètres. Certains ne vivent que quel-
ques jours, d’autres plus d’un siècle. On retrouve des animaux dans tous les
habitats, allant des fosses abyssales aux pics des plus hautes montagnes.
Pourtant, malgré leurs nombreuses différences, tous ces organismes ont plu-
sieurs choses en commun. Ils proviennent vraisemblablement d’un même
ancêtre, ont fondamentalement les mêmes besoins, et font face aux mêmes
contraintes imposées par le milieu dans lequel ils vivent.
La diversité animale
Il y a présentement environ 1,500,000 espèces animales qui sont con-
nues. On soupçonne que les espèces vivant actuellement, mais qui n'ont pas
encore été décrites, sont au moins aussi nombreuses, sinon de cinq à trente
fois plus nombreuses que les espèces connues. Le nombre d’espèces qui ont
vécu sur la terre mais qui ont maintenant disparu est fort probablement
beaucoup plus grand que celui des espèces vivant aujourd’hui.
Les zoologistes regroupent les animaux multicellulaires en 32 embran-
chements. Chaque embranchement est caractérisé par une architecture parti-
culière et une série de propriétés biologiques qui le distingue de tous les
autres. Presque tous ces embranchements sont les survivants d’un groupe
plus grand de près d’une centaine d’embranchements qui existaient sur Terre
il y a 600 millions d’années lors du Cambrien. Il s’est alors produit une
grande diversification de la faune, sans doute l’évènement évolutionnaire
le plus important de l’histoire de la vie animale. Au cours d’une période de
quelques millions d’années, toutes les architectures animales existant
aujourd’hui, et une multitude maintenant disparues et connues seulement
par les fossiles, sont apparues.
Le nombre d'espèces dans chacun de ces groupes donne une idée de
leur importance actuelle. Les Arthropodes sont actuellement le groupe qui a
le plus de succès, et ce succès s'explique par celui des Insectes. Certains

4 - Animaux: Structures et Fonctions
BIO 2525 - Hiver 2002
autres embranchements dominent: les Mollusques (moules, escargots,
pieuvre), les Nématodes et les Chordés (dont nous faisons partie, mais
dont plus de la moitié des représentants sont des poissons).
Tableau 1. Nombre d'espèces vivantes dans
les principaux embranchements. (Les 25
embranchements qui ne sont pas inclus
totalisent environ 8,500 espèces
Besoins des animaux
Oxygène
L'oxygène est un élément indispensable à la vie de la plupart des ani-
maux. L'acquisition d'oxygène, qui sert à oxyder des hydrates de carbones
pour produire de l'énergie chimique ou musculaire, est donc une priorité. Le
système respiratoire est l'ensemble des tissus ou organes qui vont permettre
à l'animal de se procurer l'oxygène dont il a besoin.
Les besoins en oxygène d’un organisme sont reliés à sa taille (voir “
Implications écologiques de la taille” à la page 128). En milieu terrestre,
l'oxygène de l'air est disponible en abondance. Dans l'atmosphère, l’oxygène
constitue environ 20% (en masse) de l'air. L'oxygène est relativement peu
soluble dans l'eau (voir “ Solubilité de l’oxygène dans l’eau” à la page 142), et
il est donc relativement difficile pour les animaux aquatiques de se procurer
de grandes quantités d'oxygène. De plus, la solubilité des gaz comme l'oxy-
gène diminue lorsque la température augmente. Le réchauffement d'un
volume d'eau de 5 ºC à 20 ºC lui fera perdre près de la moitié de l'oxygène en
solution. Pour beaucoup d'animaux, dont les besoins en oxygène augmen-
tent avec une augmentation de la température, cela signifie donc que l'acqui-
sition d'oxygène en milieu aquatique lorsqu'il fait chaud est particulièrement
problématique.
Embranchement Nombre d’espèces
Arthropoda 1,200,000
Mollusca 110,000
Nematoda 90,000
Chordata 47,200
Apicomplexa 20,000
Platyhelminthes 15,000
Annelida 15,000
Ciliophora 7,500
Echinodermata 6,000
Sarcomastigophora 4,500
Porifera 4,300

Introduction - 5
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Eau
Tous les animaux ont besoin d'eau pour survivre. Les réactions biochi-
miques dépendent d’enzymes et de substrats qui doivent être en solution
dans l'eau. De plus, même des processus physiques comme la diffusion de
l'oxygène au travers des membranes requièrent de l'eau. Sans eau, les ani-
maux ne peuvent respirer!
L'eau est également utilisée par les animaux comme solvant pour les
déchets métaboliques. Le gaz carbonique produit par la respiration, et les
déchets azotés produits par le métabolisme des protéines doivent être élimi-
nés. En rejetant l'eau chargée de ces déchets, l'animal peut ainsi maintenir
ses fluides internes propres.
Par définition, l'eau est plus disponible en milieu aquatique qu'en milieu
terrestre. Toutefois, même en milieu marin, l'eau peut être difficile à capter
pour un animal dont les fluides internes sont moins concentrés que l'eau de
mer. En milieu d'eau douce (dulcicole), l'eau peut être trop abondante!
Comme les fluides internes de la plupart des animaux sont plus concentrés
que l'eau douce (ils sont hypertoniques à l’eau douce), l'eau entre continuel-
lement dans l'organisme par diffusion. Cette entrée massive d'eau perturbe
l'équilibre osmotique des cellules, inhibe ou ralentit les réactions biochimi-
ques, et peut même causer l'éclatement des cellules. Les animaux doivent
donc maintenir la concentration en sels et en déchets des fluides internes à
l'intérieur de limites assez strictes: le système osmorégulateur se chargera de
contrôler la pression osmotique et le système excréteur se chargera de puri-
fier les fluides internes en éliminant les déchets métaboliques sous forme
dissoute.
Nourriture
Contrairement aux plantes, les animaux ne produisent pas eux-mêmes
leur nourriture. Ils doivent donc être équipés pour se la procurer dans le
milieu où ils vivent. Les proies capturées devront être digérées et les élé-
ments nutritifs assimilés par l'animal. Le système digestif se chargera de ce
travail. L'élimination des substances qui ne peuvent être digérées est la défé-
cation, distinguée ici de l'excrétion des déchets métaboliques.
Reproduction
L’oxygène, l'eau et la nourriture sont indispensables à la survie des indi-
vidus. Cependant, puisqu'aucun animal n'est immortel, il est indispensable
que les animaux se reproduisent pour assurer la survie de leur espèce.
Fonctions nécessaires à la vie animale
Pour assouvir leurs besoins (voir “ Besoins des animaux” à la page 4), les
animaux doivent respirer, boire, s'alimenter, et se reproduire. Pour bien
accomplir ces fonctions, certaines autres actions sont très souvent nécessai-
res: faire circuler l'oxygène, l'eau et la nourriture vers chacune des cellules,