Les embryons de vertébrés se ressemblent

Les embryons de vertébrés se ressemblent
Le développement embryonnaire est le moment de la vie qui sépare la
fécondation de la naissance. Pendant cette période, des similitudes
remarquables s'observent chez les embryons de vertébrés.
La cellule œuf se multiplie pour donner un clone de cellules : très vite après la
fécondation, la cellule œuf va subir des mitoses (=multiplications) à un rythme
très rapide. L'embryon devient alors une petite sphère de milliers de cellules.
L'embryon devient pluricellulaire mais sa taille n'a pas augmenté par rapport à
celle de la cellule œuf. Les embryons des différentes espèces de vertébrés se
ressemblent alors beaucoup.
L'organogenèse : Après cette multiplication cellulaire, les cellules se
spécialisent. C'est l'étape de mise en place des organes, avec notamment celle
du système nerveux constitué par l'encéphale à l'avant et la moelle épinière
vers l'arrière. La croissance de l'embryon s'accélère. Les différences entre les
espèces de vertébrés deviennent alors visibles.
Ainsi, pendant les premiers stades de leur développement, les vertébrés
montrent de grandes ressemblances.
Qu'en est-il chez les animaux adultes ?
Les vertébrés
d'organisation
présentent
un
même
plan
Tous les vertébrés présentent les mêmes axes de
polarité.
Les différences entre les vertébrés sont les plus visibles, elles concernent :
•
leur milieu de vie (aquatique, terrestre, aérien)
•
leur aspect général (présence de poils, plumes, peau ; taille ; couleur…)
•
leur mode de vie…
Cependant des similitudes existent, une comparaison montre :
•
Une disposition des organes selon trois axes:
◦ l'axe antéro-postérieur = avant-arrière : tête, tronc, queue
◦ l'axe dorso-ventral = dos-ventre
◦ l'axe droite-gauche ou symétrie bilatérale définie grâce aux autres
axes
•
La présence d'un squelette interne constitué d’éléments rigides – les os –
maintenus emboîtés entre eux au niveau des articulations.
Les principaux organes sont disposés par rapport
aux axes de polarité
Les organes des vertébrés sont disposés de la même façon par rapport aux
axes du corps :
•
axe antéro-postérieur : le système nerveux central est constitué en
avant par l'encéphale et en arrière par la moelle épinière située dans la
colonne vertébrale.
•
axe dorso-ventral : le tube digestif, le cœur et les poumons sont
ventraux, le tube nerveux est dorsal.
•
l'axe droite-gauche (symétrie bilatérale) :
◦ cela concerne les organes pairs : les reins, les poumons, etc.
◦ certains organes dits impairs comme le cœur ou le foie sont en
position axiale ;
◦ d’autres comme
asymétrique.
l’estomac,
le
foie,
l’intestin
sont
en
position
Ainsi, les vertébrés sont des animaux au corps régionalisé et polarisé,
présentant une symétrie bilatérale.
Il existe des plans d'organisation différents
D'autres groupes d'animaux se différencient des vertébrés par leur plan
d'organisation. Ils appartiennent à d’autres classes.
Les organes n'ont pas la même disposition ; par exemple, le système nerveux
est en position ventrale chez les insectes et les vers.
Le corps peut être recouvert d'une cuticule rigide constituant le squelette
externe comme chez le criquet ou au contraire être complètement mou comme
chez le lombric.
Nous avons vu que les vertébrés présentent des ressemblances au cours de
leur développement embryonnaire mais aussi au niveau de leur plan
d'organisation.
Qu'en est-il au niveau microscopique ?
La cellule est la plus petite unité de vie
Tous les êtres vivants sont constitués de cellules.
La cellule est la structure de base du vivant.
Certains êtres vivants sont constitués d'une seule cellule (=unicellulaires),
d'autres sont formés d'un nombre très important de cellules (=pluricellulaires).
Le corps humain est constitué d'au moins 100 millions de millions (100 x 1012)
de cellules.
Les cellules animales et végétales présentent la
même organisation de base :
La membrane plasmique sépare le compartiment intracellulaire du milieu
extracellulaire.
Le noyau contient le programme génétique indispensable au fonctionnement de
la cellule. Il est limité par l'enveloppe nucléaire. La présence d'un noyau définit
les cellules eucaryotes. Le noyau est limité par une enveloppe nucléaire.
Le cytoplasme des cellules eucaryotes contient d’autres organites comme les
mitochondries.
Les cellules végétales
remarquables :
possèdent
en
plus
quelques
caractéristiques
•
Une paroi rigide double la membrane, elle forme une sorte de squelette
cellulaire
•
Les chloroplastes
photosynthèse
•
Les vacuoles sont des réserves d'eau et d'ions
sont
des
organites
spécialisés
qui
réalisent
la
Certains êtres vivants unicellulaires, comme les bactéries, n'ont pas de noyau :
ce sont des procaryotes mais ils possèdent de l’ADN, leur unique chromosome
étant directement dans le milieu intracellulaire..
Dans un organisme pluricellulaire, les cellules sont spécialisées : cellules
musculaires, osseuses, épidermiques… Elles sont regroupées en ensembles
appelés tissus.
Quels sont les besoins en matière première nécessaires au fonctionnement des
cellules ?
Tous les êtres vivants ont besoin d'énergie
Tout organisme a besoin d'énergie pour réaliser la synthèse (= fabrication) de
nouvelle matière vivante et pour satisfaire les autres dépenses liées à son
activité.
Le métabolisme énergétique est l’ensemble des transformations chimiques qui
se déroulent dans le milieu intracellulaire et qui libère de l’énergie sous deux
formes : thermique (chaleur) et chimique, cette dernière étant utilisable par la
cellule (on peut parler d’énergie biologique).
Il existe deux métabolismes énergétiques courants :
•
la respiration cellulaire, qui consomme du dioxygène (O 2) et du glucose
(C6H12O6) et qui produit du dioxyde de carbone (CO2) et de l’eau (H2O) ;
•
une fermentation, comme la fermentation alcoolique. Celle-ci consomme
uniquement du glucose et produit de l’éthanol et du dioxyde de carbone
(CO2).
Placée dans des conditions favorables, une culture de cellules prolifère tout en
maintenant ses caractères de générations en générations.
Cela suggère l'existence d'un programme génétique.
Un programme génétique existe dans chaque
cellule
Les chromosomes
génétique
contiennent
le
programme
L'information génétique est portée par les chromosomes contenus dans le
noyau de la cellule eucaryote.
Le nombre et la longueur et l’aspect des chromosomes d'une cellule est
caractéristique de l’espèce à laquelle elle appartient.
Ces caractéristiques définissent le caryotype.
Ce dernier est identique pour toutes les cellules de l'organisme, excepté les
gamètes.
L'Homme possède 46 chromosomes soit 23 paires (N=2n, N : Nombre de
chromosomes, n nombre de paires de chromosomes) sauf pour les gamètes
qui ne présentent que 23 chromosomes (N=n).
L'information génétique est conservée lors des divisions de la cellule.
L'ADN est le support de l'information génétique
Chaque chromosome contient une molécule d'ADN.
La molécule d'ADN est formée de deux brins formant une double hélice.
C'est une très grosse molécule (=macromolécule) constituée de 4 types de
sous unités appelées nucléotides.
Les nucléotides sont symbolisées par les lettres A,T,C,G.
Chaque brin d'ADN est une chaîne formée d'une succession de nucléotides liés
entre eux.
De par leur composition chimique, les nucléotides sont appelés aussi « bases
azotées »
Chaque base azotée d'une chaîne est liée par des liaisons chimiques faibles à la
base azotée qui lui « fait face » sur l'autre chaîne : A~T et C~G.
Les deux chaînes de l'ADN sont donc complémentaires.
L'information génétique est codée
L’information portée par l’ADN est définie par des séquences de nucléotides.
Chaque séquence correspond à un gène. L’information réside dans les
caractéristiques d’une séquence nucléotidique :
•
sa longueur, c’est à dire le nombre total de nucléotides ;
•
la quantité de chacun des quatre nucléotides A, C, G et T ;
•
l’ordre de succession des nucléotides (il existe un « sens » de lecture des
nucléotides).
Chaque chromosome porte de nombreux gènes
Le génome de l'Homme est constitué d'environ 20000 gènes.
La molécule d'ADN est universelle
Cette universalité vaut pour la structure et pour le codage de l’information.
Les expériences de transgenèse en apportent la preuve.
La transgenèse consiste à introduire, dans le milieu intracellulaire d’une cellule
« receveuse », un gène provenant d’une cellule « donneuse » appartenant à
une espèce différente de celle de la « cellule receveuse ».
On obtient alors un Organisme Génétiquement Modifié (O.G.M).
La cellule à laquelle on ajoute un fragment d’ADN porteur d’un gène est
capable d’exprimer l’information portée par ce gène.
Ce qui veut dire que :
•
elle ne fait pas la différence entre son propre ADN et celui qu’on lui a
ajouté, au niveau moléculaire ;
•
le codage de l’information est le même pour toutes les cellules.
La molécule d'ADN peut présenter des variations
Au sein d'une espèce, tous les individus possèdent les mêmes gènes, mais ces
derniers peuvent exister sous différents allèles.
Un allèle est une version – une séquence – particulière d’un gène donné.
Les allèles d'un gène diffèrent par quelques bases : ces différences résultent de
mutations.
Les informations portées par les gènes contrôlent le
métabolisme de la cellule
Chaque information contrôle le déroulement d’un transformation chimique du
métabolisme cellulaire , soit en le favorisant, soit en le ralentissant ou le
bloquant.
Conclusion
Toutes ces similitudes donnent à penser qu'il existe une relation de parenté
entre les êtres vivants : ils ont un ancêtre commun.
Les espèces dérivent les unes des autres par des mécanismes qui constituent
l'évolution.
La reconstitution des parentés entre les taxons s'appelle la phylogenèse.
Elle est illustrée graphiquement par des arbres dont les nœuds correspondent
aux ancêtres communs hypothétiques et les entre-nœuds à un ou plusieurs
caractères nouveaux acquis.
Dans le monde animal, les vertébrés représentent un groupe d'animaux
caractérisés par la présence de vertèbres.
Les vertébrés ont été, à une époque de l’histoire de la biologie, subdivisés en 5
grandes classes : les poissons, les amphibiens, les reptiles, les oiseaux et les
mammifères.
Cette distinction est aujourd’hui remise en question, notamment en ce qui
concerne la classe des poissons et celle des reptiles.
L’arbre phylogénétique des vertébrés sépare les « poissons » en deux clades :
•
ceux dont le squelette est cartilagineux
•
et ceux dont le squelette est ossifié.
Ces derniers sont donc un degré de parenté plus important avec les autres
vertébrés que les premiers.
Par ailleurs certains reptiles partagent un ancêtre commun avec les oiseaux.