Chapitre 1 biodiversité animale PDF

Preview

Summary

IntroductionLes relations entre les grands groupes de métazoaires sont encore fortement discutées. Chaque année de nouvelles études peuvent changer cette phylogénie.Rappel du premier semestre (revoir CM1 S1) : Tout métazoaire commence son existence sous la forme d’un zygote unicellulaire après fécon...

Description

Introduction Les relations entre les grands groupes de métazoaires sont encore fortement discutées. Chaque année de nouvelles études peuvent changer cette phylogénie.

Rappel du premier semestre (revoir CM1 S1) : L’ontogénèse = embryogénèse : étapes caractéristiques : - !Fécondation → œuf (zygote) - !Segmentation de l’œuf → blastula - !Gastrulation → gastrula - !Organogénèse → nouvel organisme

• Tout métazoaire commence son existence sous la forme d’un zygote unicellulaire après fécondation. ➜ fusion de 2 gamètes haploïdes (N) donne un zygote (2N) = œuf ➜ anisogamie, les 2 gamètes sont différents (taille, morphologie) • La segmentation est série de division binaire ou mitose juste après la formation du zygote (∽ 128 cellules) Formation d’une sphère pleine (amas de petites cellules)

Les cellules de la morula s’écartent à la périphérie

Cavité Puis obtention d’une sphère creuse délimitée par une seule couche de cellules

Couche de cellule

1

• La gastrulation est une invagination de la couche externe de la blastula Formation d’un sac à double parois ➝ la gastrula

Tous les animaux arrivent au stade gastrula. C’est-à-dire que tous les métazoaires ont un développement qui va de la fécondation à la gastrulation. Chez certains animaux le stade embryonnaire s’arrête au stade gastrula = diploblastiques. Chez tous les autres le développement embryonnaire va se poursuivre et il y a une apparition d’un troisième feuillet entre l’ectoderme et l’endoderme appelé mésoderme. Les animaux le possédant sont appelés triploblastiques ou bilatériens.

Formation du coelome

Deux feuillets : ectoderme + endoderme (Éponges + cnidaires)

Le développement embryonnaire s’arrête là pour les diploblastiques qui conservent toutes leur vie l’aspect d’un sac à double parois.

Formation du mésoderme Le mésoderme peut apparaitre de 2 façons différentes. Chez les protostomiens le mésoderme se forme au voisinage du blastopore puis il va s’étendre entre l’ectoderme et l’endoderme. La bouche se forme en premier et à l’extrémité de l’archentéron se forme l’anus. Chez les deutérostomien le mésoderme se forme au fond de l’archentéron par des évagination de celui-ci, le blastopore donne l’anus et la bouche se forme secondairement à l’extrémité de l’archentéron.

2

Organisation du mésoderme

Chez les Parenchymiens (exemple vers solitaire) le mésoderme remplie tous l’espace compris entre ectoderme et endoderme sous la forme d’un tissu lâche = parenchyme = tissu de remplissage acoelomate (sans coelome)

Une vraie cavité est entourée seulement de mésoderme c’est ce qu’on appelle le coelome ; le mésoderme se creuse

Chez les Nématodes le mésoderme va se localiser à la périphérie de l’ectoderme, le mésoderme se décolle faisant apparaitre une fausse cavité ou pseudocœlome.

Chez les autres bilatériens le mésoderme va se creuser de vésicules paires de part et d’autre de l’endoderme = Cavité vraie = cœlome

• L’organogénèse est la phase de différenciation cellulaire : à l’intérieure de chaque feuillet, les cellules vont se différencier pour acquérir des fonctions qui vont devenir définitives. Ectoderme : Épiderme et ses dérivés = phanères (poils, plumes, écailles, griffes, dents…) + système nerveux. Mésoderme : Musculature + squelette (s.l.) + appareil circulatoire, excréteur, génital Endoderme : Tube digestif et glandes annexes (glandes salivaires, foie…) + appareil respiratoire

➜ Apparition du mésoderme va avoir pour conséquence un plan d’organisation de l’animal. Symétrie radiale pour les cnidaires

Symétrie bilatérale pour les bilatériens

Rappel : La céphalisation désigne la réunion des organes sensoriels et des structures pour se nourrir vers l'avant d'un animal : la tête en biologie doit obligatoirement avoir un système nerveux centrale + des organes sensoriels (neuro céphalisation) et une bouche (stomo céphalisation).

3

Quelques altérations de la symétrie bilatérale

Asymétrie fluctuante : différences entre les côtés droit et gauche d’un organisme à symétrie bilatérale

Asymétrie directionnelle : individu bilatérien qui présente un côté plus développé qu’un autre.

Antisymétrie : avec l’exemple du crabe : 50% de la population va développer la pince droite, 50% va développer la pince gauche

Orientation du corps des bilatériens Les gènes Hox sont présents chez tous les animaux à symétrie bilatérale, chez les autres métazoaires ils ne s’expriment pas. Ces gènes sont responsables de la mise en place des structures (cellules, tissus, organes et membres) le long de l'axe antéropostérieur (devant-derrière) des animaux.

Chapitre 1 : Les Annélides, animaux à cœlome métamérisé

Ancêtre commun hypothétique : collection d’état de caractère n’ayant potentiellement jamais existé au sein d’un organisme

4

I.

Classification des Annélides et métamérie -chètes (chaetos) = soies -poly = nombreux et différents Animaux marins avec une phase larvaire planctonique (larve trochophore) + métamérie quasi-homonome

Ils possèdent un clitellum = zone glandulaire avec les organes génitaux (accouplement et ponte) + pas de phase larvaire (développement direct)

Animaux marins, terrestre ou d’eau douce avec des soies peu abondantes et courtes

De la métam

-oligo = peu

-a = sans Animaux marins, terrestre ou d’eau douce sans soies, ce sont des prédateurs ou des parasites hématophages (se nourrissent du sang)

La métamérie (ou segmentation) est un mode d'organisation du corps présentant une succession de segments (appelés métamères) constitués d'une paire de cavités cœlomiques au moins chez l’embryon (paire qui peu être modifiée lors du développement de l’organisme). Si les métamères sont identiques on va parlé de métamérie homonome mais cette métamérie homonome n’est jamais absolue ils a toujours une différenciation au niveau antérieur et postérieur. Si les segments diffèrent selon les régions du corps on parle de métamérie hétéronome.

II. Etude d’un annélide polychète modèle, la Néréis

+ péristomium

Exemple : le genre Nereis, Polychètes Errantes (= Prédateurs marins)

(corps) cons6tué d’une succession de mésomères iden6ques

5 Nereis sp. : forme atoque (forme primi6ve)

La région postérieur est constituée d’un seul segment terminal qui n’est pas un métamère appelé pygidium. Ce segment va porter l’anus ainsi que deux cirres anaux (appendices fins). Chez les animaux métamérisés les segments terminaux ne sont jamais des métamères même à l’état embryonnaire (pas de paire de coelome)

La tête est constituée de deux éléments :

- le prostomium qui est le premier segment non métamère (sagement terminal), il va porter les ganglions cérébroïdes (cerveau), des yeux sessiles, une paire d’antenne et une paire de palpe (organe sensoriel : tactile et gustatif)

- le péristomium qui correspond à la fusion du métamère 1 avec le métamère 2, il porte la bouche et des cirres tentaculaires Puisqu’on a à faire à un organisme prédateur il est capable d’attraper ses proies grâce à des mâchoires situées au bout d’une trompe constituée de paragnathes (sert de dent) qui peut se dévaginer, c’est le pharynx qui se

Les Nereis capturent leur proie grâce à sa trompe dévaginable. Elle va ensuite être broyée par les paragnathes.

Autre représentation de la partie antérieur des Nereis : on voit bien le prostomium en avant et le péristomium qui porte la bouche avec la trompe dévaginée. La Nereis a bien une tête puisqu’elle possède des ganglions cérébroïdes, des organes sensoriels et une bouche = céphalisation complète.

6

Coupe transversale d’un métamère d’annélide polychète

Le tronc ou soma des polychètes est caractérisé par une succession de métamères identiques (organisme homonome). On a ici la représentation d’un de ces métamères. Cette coupe transversal présente des extensions latérales appelées parapodes, l’animal (la Nereis) est entouré par une couche externe appelée l’épiderme avec en dessous les muscles circulaires, l’animal présente également des muscles obliques dorsoventraux. Quatre "amas" sont observés (2 ventraux + 2 dorsaux), ce sont les muscles longitudinaux. On aperçoit la paroi de la cavité coelomique qui porte plusieurs nom en fonction de sa position : lorsque qu’elle touche les muscles elle prend le nom de somatopleure, lorsqu’elle est en contact avec le tube digestif elle prend le nom de splanchnopleure, lorsque deux parois se touchent on parle de mésentère. Dans l’appareil circulatoire on retrouve un vaisseau dorsal et un vaisseau ventral. La nereis présente une chaîne nerveuse ventrale (2 ganglions par métamère) = animal hyponeurien. Le néphrostome correspond à l’appareil excréteur et chaque métamère possède une paire de gonades (organe sexuel qui produit des gamètes). Système nerveux de type Hyponeurien Comment se fait la jonction entre des ganglions cérébroïdes en avant et dorsaux avec une chaine nerveuse en position ventrale ? On retrouve des nerfs qui partent des ganglions cérébroïdes jusqu’à la première paire de ganglions nerveux, puis la deuxième… tout le long de la chaine nerveuse. Ce système nerveux est appelé collier péri-oesophagien. Cette conformation on va la retrouver chez tous les protostomiens, ce sont tous des hyponeurien. Système excréteur : néphrostome

La cavité coelomique contient le liquide coelomique qui doit être filtrer de temps en temps. Le néphrostome est composé d’une paire de métanéphridie à cheval sur deux métamères.

Un métanéphridie est constitué de 4 éléments : - un néphrostome cilié ouvert

- un canal néphridien - une vessie qui débouche vers l’extérieur par un pore excréteur appelé néphridiopore C’est donc au niveau de ces métanéphridies que se réalise la filtration des déchets du métabolisme, ils mettent en relation les sacs cœlomiques avec l’extérieur. Les cavités coelomiques sont indépendantes, elles restent fermées (le liquide ne se déplace pas), le seul moyen qu’elles aient accès à l’extérieur c’est via ces métanéphridies

7

Le dissépiment est une cloison transversale résultante de l'accolement des parois antérieure et postérieure de deux vésicules coelomiques consécutives de deux métamères différents.

Morphologie et Anatomie d’un parapode du soma Chaque métamère du corps de l'animal possède une paire de parapode, en position latérale qui va former l’organe locomoteur, qui va permettre à l’animal de nager. Ces parapodes sont constitués : - de 2 rames : 1 ventrale appelée notopode + 1 dorsale appelée neuropode

- de soies réunies en faisceau : 1 faisceau -

dorsal + 2 faisceaux ventraux de 2 acicules = soies fusionnées qui sert de support aux faisceaux de soies

- de 2 cirres tentaculaires : 1 ventral + 1 dorsal

- de 2 languettes parapodiales : 1 dorsale supérieure + 1 ventrale inférieur

- de 2 mamelons sétigères : 1 ventral + 1 dorsal qui vont servir à fabriquer les faisceaux de soies Le squelette est une structure de soutient, de protection et de déplacement s’il est associé aux muscles

Les cavités coelomiques remplies d’eau qui sont entourées par des muscles vont jouer le rôle de squelette hydrostatique. Reproduction chez les Nereis Les Nereis sont gonochoriques (mâle et femelle distinct). La forme atoque (immature) ne présente pas encore de gonades fonctionnelles, la forme épitoque (mature) va pouvoir se reproduire par épitoquie. Les annélides polychètes ne possèdent pas de conduits génitaux reliant la gonade à l'ouverture génitale appelé gonoducte, dans ce cas là l’évacuation des gamètes se fait pas rupture de la paroi du corps, après la reproduction les animaux meurent. Remarque : sous la forme atoque comme épitoque les premiers métamères antérieurs possèdent rarement des gonades

8

Mise en place de la métamérie chez Néréis

Cette larve trochophore possède les ganglions cérébroïdes d’où part 4 nerfs dans la région antérieure, une bouche entouré d’une couronne de cils avec un tube digestif complet (bouche + anus) et des bandelettes mésodermiques.

La croissance en longueur de cette larve trochophore va se faire de la région postérieur : les bandelettes mésodermiques vont s’allonger, se fragmenter et se creuser jusque’à former des vésicules coelomiques paires = formation d’un métamère avec sa paire de cavité coelomique → formation d’une larve métatrochophore. + on est proche de la région antérieure + le développement sera complet Les autres éléments vont par la suite se mettre en place : les gonades, les métanéphridies…

III. Altérations de la métamérie chez les Annélides liées au mode de vie La Nereis est l’annélide de référence Exemple 1 : Annélides polychètes : l’Arénicole qui est une espèce marine, sédentaire, fouisseuse et microphage (qui se nourrit de très petites proies en filtrant le sable). Elle vit dans le sable dans un tube en forme de U, on distingue facilement la bouche et l’anus. On retrouve chez cet annélide des altérations morphologiques : on peut définir de manière morphologique et anatomique différentes régions du corps :

- région antérieur constituée de la tête qui débute par le prostomium et du thorax avec la disparition ou la réduction extrême des appendices / parapodes

- région abdominale avec des parapodes réduits et modifiés qui vont former des branchies

- région postérieur (queue) dépourvu de parapodes qui se termine par le pygidium Rappel : La morphologie désigne la forme et l'aspect visuel de la structure externe d'un animal, d'une plante ou d'un organe. Alors que l’anatomie s'intéresse à la structure interne.

Pourquoi ces altérations ? Altérations morphologiques : l’Arénicole a un mode de vie sédentaire donc a un temps de locomotion réduit d’où une réduction des parapodes en nombre et en taille. Les branchies, elles, permettent d’augmenter la surface de contact et d’échange avec l’oxygène puisque le milieu dans lequel il vit est pauvre en oxygène (sédiments + eau appauvrie en oxygène).

9

Altérations anatomiques :

- disparition des dissépiments au niveau de la région abdominale : le squelette hydrostatique est moins utile

- réduction des paires de métanéphridies : il en reste 3 dans la région thoracique + 3 dans la région abdominale alors que pour la Nereis on retrouve une paire par métamère

- réduction des paire de gonades : seulement 5 et chacune est accolées au néphrostome avec donc une évacuation des gamètes par le système excréteur

- réduction de la chaine nerveuse ventrale : on ne retrouve pas de paire de ganglions au niveau de chaque métamère, seulement des nerfs

Exemple 2 : Annélides oligochètes : un lombric qui est une espèce terrestre fouisseuse

Altérations morphologiques : Le lombric ne possèdent pas de parapodes et présente une réduction du nombre de soies qui sont insérées directement dans le tégument ici. On observe la présence du clitellum : les lombrics sont d’ailleurs hermaphrodites avec un développement direct (sans stade larvaire). Et on compte environ 135 segments.

Altérations anatomiques : Sur cette coupe transversale on voit une importante masse musculaire toujours avec les muscles circulaires et longitudinaux avec en plus une cuticule qui va protéger l’organisme lorsqu’il creuse le sol. On ne retrouve pas de cavités coelomique paire, ni de dissépiments (pas de compartimentations). Puisque le lombric déploie une activité intense il possède un système cardiaque efficace avec dans la région antérieur la présence de plusieurs paries de "coeurs" (vaisseaux contractiles qui jouent le rôle de pompes). Son prostomium est extrêmement réduit : il ne possède ni palpes, ni tentacules…

10

Le clitellum correspond à la région contenant l’appareil reproducteur qui s’étend du métamère 9 à 15. Ce clitellum porte à la fois l’appareil reproducteur femelle et l’appareil reproducteur mâle.

Même si l’animal est hermaphrodite la fécondation est croisée avec la production d’un cocon dans lequel il y a les oeufs fécondés qui vont avoir un développement direct. Rappel : les cavités coelomiques remplies d’un liquide constitues le squelette hydrostatique

Le squelette hydrostatique va jouer sur le fait que une ou plusieurs poche rempli d’un liquide peuvent être comprimées jusqu’à un certain point et lorsque cette compression est arrêtée elles reviennent à leur volume initial → pour ça il faut des cavités coelomiques fermées avec des parois souples. Cette alternance entre différentes contractions va permettre au lombric de se déplacer : la contraction des muscles longitudinaux vont raccourcir le vers de terre alors que la contraction des muscles circulaire vont l’allonger.

Exemple 3 : Annélides achètes : une sangsue qui est un organisme aquatique ou terrestre ectoparasite hématophage (parasite externe qui se nourrit du sang)

Altérations morphologiques : Cet animal ne possède ni soies ni parapodes. Chaque espèce de sangsue a un nombre fixe de métamères (chez Hirudo il y a 33 métamères) avec un segmentation secondaire. Puisque la sangsue se fixe sur son hôte elle présente des ventouses : une ventouse antérieur buccale (elle porte la bouche) constituée par la fusion de 4 métamères et du prostomium + une ventouse postérieure constituée par la fusion de 7 métamères et du pygidium. La région reproductrice se retrouve aussi au niveau du clitellum. Altérations anatomiques : Le coelome a quasiment disparu, on a un mésenchyme ou parenchyme (tissu de remplissage).

Les annélides se déplacent par ondulation si elles nagent ou par arpentage

11...