Cours 2: synapomorphie PDF

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Cours sur la synapomorphie et les arbres phylogénétique ...

Description

SYNAPOMORPHIES

 Les spongiaires : animaux les plus primitifs - « Porifera » - Organismes aquatiques, marins (une lignée d’eau douce) - Adulte toujours benthiques (au fond des eaux) fixés et larves mobiles - Présents dans tous les écosystèmes benthiques - Apparition probable il y a plus de 600 Millions d’années Exemple : Sycon ciliatum -

Espèce commune en mer du Nord, Manche, et en Méditerranée Fixée à l’état adulte Parfois plusieurs individus sont réunis par la base, taille maximale 5 cm Depuis la zone de balancement des marées jusqu’à de grandes profondeurs Génome séquencé en 2013

 Morphologie : - Forme cylindrique, symétrie externe cylindrique - Un orifice bien développé = oscule entouré d’une collerette de spicules rayonnantes - Spicules (« batônnets ») calcaires : éponge calcaire (calcisponge)  Anatomie : - A l’intérieur il y a une seule cavité

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Il y a des ouvertures qui vont aspirer de l’eau puis va rejeter l’eau par la grosse cavité Grande cavité centrale (Atrium) Petites cellules qui vont être digéré Couche de cellule plate formant une couche imperméable autour de l’animal Des cellules en forme de cylindre vont former des porosités O2 dans l’eau de mer va diffuser à l’intérieur des cellules de l’organisme Il y a des cellules souches à l’intérieur permettant de regénérer les différents tissus de l’organisme

Système aquifère : ensemble de canaux et de chambres : circulation unidirectionnelle de l’eau Schéma L’eau va toujours circuler des parois vers le sommet de l’organisme -

Spicules : squelette minéral (soutien) Symétrie radiaire bien visible ici (rare chez les spongiaires)

 Biologie succincte - Microphage filtreur : Courant d’eau : apport particules alimentaires, oxygène, évacuation des déchets… - Pas de système neurosensoriel - Pas de système digestif, respiratoire ( car O2 diffuse à travers les parois), circulatoire, excréteur : échanges directs entre les cellules et l’eau en mer (diffusion)  Reproduction : Hermaphrodite, vivipare, développement des embryons dans mésohyle - Multiplication (bourgeonnement) possible - Larve ciliée mobile

Conclusion sur Sycon : Synapomorphies des Spongiaires illustrées à travers cet exemple : -

Pinacoderme (externe et tapisse les canaux) et choanoderme (interne) Système aquifère : mouvement de l’eau à travers la paroi du corps grâce aux choanocytes (les choanocytes ne sont pas une synapomorphie des spongiaires) Archaeocytes = cellules souches totipotentes dans le mésohyle, en lien avec les capacités de régénération des éponges

 Enjeux scientifiques et sociétaux :  Taxon basal : modèles d’études pour comprendre l’origine de la pluricellularité et des mécanismes cellulaires et moléculaires associés, synapomorphies des métazoaires Schéma  Recherche de substances d’intérêt pharmacologique : production de nombreux métabolites bioréactifs Exemple : l’Aca-C : anti-leucémique (commercialisé depuis 1963), synthétisé en laboratoire en s’inspirant de la structure de la spongothymidine (isolée d’une éponge) L’halichondrie B (+ dérivés synthétique) : traitement Moodle  Nouveaux nanomatériaux ?

Biominéralisation de la silice :spicules siliceux Structure obtenues in vitro en incubant de la silice (Si02) en solution, avec 2 protéines recombinantes d’éponges ( dont l’enzyme silicatéine)  Nouvelles fibres optiques ? -

 Les Cnidaires : - Organismes aquatiques, essentiellement marins, des espèces d’eau douces - 2 formes : polypes/méduses (variable selon les espèces) - 2 couches : couche externe ( ectoderme) et couche interne (endoderme) - Symétrie radiaire - Cavité gastrique : vraie cavité digestive - Les 2 couches sont délimitées au milieu par une gelée, une couche protéique : mésoglée Exemple : Clythia hemispherica -

Espèce commune et cosmopolite Un stade polype fixé (sur algue…) et un stade méduse mobile (Médusozoaires) Organisme coloniale

 Morphologie - Différentes branches = différentes molécules - Certains polypes sont nourriciers (récupérer dans l’océan), d’autres spécialisés dans la reproduction - Ils ont une cavité digestive commune, où ils vont repartir la nourriture pour chaque individu

Colonie= association d’individus issus d’un même individu souche par multiplication asexués et ayant des relations anatomiques entre eux. Polype nourricier attrapent une proie grâce à ses tentacules munis de cellules urticantes : les cnidocystes  Anatomie : - De 1 à 2 cm de diamètre « micro-méduse » - Symétrie Tetra radiaire (gonades, canaux endodermiques, 32 tentacules…)

Statocystes : graviceptif Organisme mobile faisant appelle aux muscles ayant un système nerveux (interne et externe) pour mouvements - Couronne en dessous qui protège l’intérieur de la méduse - Cavité digestive plus complexe - Organes sensoriels Les types cellulaires : - 2 épithéliums avec lame basale séparés par la mésoglée - Cellules glandulaires : digestion extracellulaire - Cellules myoépithéliales : contractilité Cellules sensorielles et neurones (réseau diffusion) - Cnidocytes : cellules neurosensorielles urticantes (prédation et défense) -

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 Cycle de vie

 Biologie succincte : - Prédateur : rôle des cnidocytes - Cavité digestive à 1 seul orifice, digestion intra et extracellulaire - Des cellules nerveuses mais pas de centralisation - Pas de système respiratoire, circulatoire ni excréteur : échanges directs entre les cellules et l’eau de la mer (diffusion) - Reproduction sexuée et asexuée  Reproduction : - Séparation des sexes, les méduses vont faire la reproduction, ponte d’œufs donnant naissance aux polypes

Conclusion : -

L’animal se présente au moins durant une partie de son cycle de vie sous forme polype Possèdent des cnidocytes : cellules spécialisées servant à la capture des proies ou à la défense Larve planula (ciliée, mobile)

 Diversité de Cnidaires : Parmi les caractères généraux : -

Animaux diploblastique Symétrie radiaire Prédateurs Cavité digestive à 1 seul orifice Pas d’organes respiratoire, circulatoire, excréteur différencié Système nerveux diffus

Avec le réchauffement climatique, on observe que ce sont les méduses qui s’en sortent le mieux. Ainsi qu’une augmentation des méduses géantes.  Enjeux scientifiques et sociétaux : - Transparence : +++ microscopique Gros embryons : micromanipulation facile Petite taille + cycle de vie court (2-3 mois) : élevage facile Génome séquencé (450 MB) MOODLE -

Groupe frère bilateria : histoire évolutive des métazoaires, origine et évolution du système neuro-sensoriel et des muscles Découverte de l’anaphylaxie : choc subit par un organisme à la suite de l’introduction d’une molécule à laquelle celui-ci a déjà été sensibilisé Découverte de la GFP (rend fluorescent des molécules)

Blanchiment des coraux multifactoriel : stress thermique, variation de pH, salinité … polluants, prolifération de prédateurs  Expulsion des zooxanthelles/ perte des pigments photosynthétiques  Les Echinodermes : - Nos plus proches parents - « Echinodermata » : peau couverte d’épines - Aquatiques : marins - Adultes benthiques (qui vit au fond des eaux) - Espèce commune en Mer du Nord, Manche, océan atlantique : biotopes variés, de la zone intertidale jusqu’à 65à m de profondeur - Mobile - Génome séquencé récemment (pas encore publiée « 25 génomes project ») Exemple de Asteria rubens :  Morphologie : - Adulte d’environ 10 cm peut atteindre de plus grandes tailles (jusqu’à 50 cm) - Symétrie pentaradiée autour d’un axe oral/aboral - Présence d’un anus et d’une bouche (2 orifices)  Face orale :

Bouche et système ambulacraire (se déplace en utilisant ses différents pieds car il y a des canaux remplis d’eau de mer qui vont gonfler des ampoules permettant de bouger ses petits pieds, les contracter et les rétracter) - Bouche de l’animal en contact avec le sol, donc face en contact avec le sol est celle de la bouche (face orale) Face aborale : - Anus, madréporite (système ambulacraire) : plaque qui sert de sas d’entrée pour l’eau de mer (propre aux étoiles de mer), tégument complexe - Epines de petites tailles, ou grosses pour certaines, c’est le système de protection - Organes sensoriels - Structures ressemblant à des pinces : les pédicellaires, leur rôle exact est pas très connu, possiblement système de défense ou d’attaque, partout sur la face aborale de l’animal -

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 Anatomie : - Vaste cavité cœlomique abritant les organes - Tube digestif : 2 orifices dans le disque central et ramifié dans les bras - Système ambulacraire complexe, rempli de liquide (proche eau de mer) - Gonades - Système nerveux (non représenté) : diffus dans l’épiderme + anneau péri-oral+ 5 cordons radiaires

Ce sont des animaux bien équipés pour se défendre et attaquer. Squelette interne dermique  Biologie succincte : - Prédateur : podia/ estomac en partie Dévaginable (digestion extra-orale) - Organes sensoriels réduits - Locomotion : système ambulacraire - Respiration : papules et podia  Reproduction : - Reproduction sexuée : sexes séparés, fécondation externe

Quand prédateur : macrophage

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Développement embryonnaire (premier orifice à se former est la bouche, puis le second est l’anus) : - Clivage radiaire -La bouche ne dérive pas du blastopore : deutérostomiens Larve planctonique ciliée à symétrie bilatérale

Conclusion des Synapomorphies des Echinodermes : -

Symétrie pentaradiée à l’état adulte Système ambulacraire Squelette interne dermique (structure en stéréome)

 Diversité des Echinodermes : Parmi les caractères généraux : -

Animaux diploblastiques Cœlome complexe (dont système ambulacraire) Respiration par voie tégumentaire et structure +/- spécialisées (papules…) Appareil circulatoire (ouvert) Pas d’appareil excréteur Régimes alimentaires variés Tube digestif à 2 orifices Deutérostomiens Développement indirect : larve à symétrie bilatérale, métamorphose

 Enjeux scientifiques et sociétaux - Compréhension des mécanismes de la division cellulaire : découverte de cyclines

 Les Chordés : - Aquatiques ou terrestres - Fixés ou libres, solitaires ou coloniaux - Connus depuis le cambrien inférieur

Exemple de l’Amphioxus : -

Espèce marine commune en Méditerranée, Atlantique, Manche, Mer du Nord Biotope : zone littorale (jusqu’à 50 m) vit enfoui dans le substrat (fonds sablonneux, gravillonneux) Mobile :nage par ondulation

 Morphologie : - Corps aplati, effilé, 5 à 6 cm de long et 3 à 4 mm d’épaisseur, transparent - Symétrie bilatérale

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Absence de tête, 3 orifices

 Anatomie : - Tube nerveux creux, en position dorsale (épineurien) - Chorde en position dorsale et sur toute la longueur du corps - Tube digestif ventral avec pharynx très développé percé de fentes pharyngiennes

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Région antérieure : - Pas de cerveau ni d’organes sensoriels développés - Organe rotateur : création d’un courant d’eau pour aspirer les particules alimentaires en suspension Coupe transversale oblique région pharyngienne - Succession dorso-ventrale : tube nerveux creux, chorde ; pharynx - Cœlome réduit - Appareil circulatoire clos - App. Excréteur (non visible ici)

 Biologie succincte : - Microphage filtreur - Respiration : via le pharynx et à travers le tégument

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Sang ne transporte pas les gaz respiratoires (nutriments, hormones déchets…) Absence de squelette minéralisé : soutien assuré par la corde et le tissu conjonctif. Muscles  Ondulations Reproduction sexuée : sexes séparés, fécondation externe Pas de caractères externes 26 paires de gonades A maturité les gonades s’ouvrent dans l’atrium par rupture des parois et les gamètes sont libérés dans cette cavité et expulsés dans l’eau de mer par atriopore

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Clivage radiaire

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Devenir du blastopore : deutérostomiens Le mésoderme s’organise en somites métamérisés : futurs myomères Neurulation Larve planctonique, métamorphose progressive

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Conclusion : Synapomorphies des chordés illustrées à travers cet exemple :

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Présence, au moins à un stade du développement d’une structure dorsale, mésodermique, constituée de grosses cellules vacuolisées à rôle de soutien (« squelette ») : la chorde (notocorde) Le système nerveux central est creux (tube) et dorsal (épineuriens)

Queue post-anale, musculeuse et locomotrice, au moins à un stade du développement Corde présente au moins à un stade du développement Peut-être absente chez l’adulte (vertébrés à mâchoires : réduites aux disques intervertébraux)  Diversité des Chordés : -

Parmi les caractères généraux : -

Métazoaires triploblastiques Cœlome plus ou moins développé Tube digestif complet et régionalisé Métamérie, sauf chez les urochordés Hermaphrodites ou gonochoriques Clivage radiaire, développement de type deutérostomien, direct ou indirect

Il y a environ 33 000 tétrapodes.

 Enjeux scientifiques et sociétaux : - Collecte et élevage d’amphioxus - Un des modèles utilisés aujourd’hui en évo-dévo pour répondre à la question de l’émergence des vertébrés - Quelques espèces modèles chez les vertébrés :

 Conclusion cours 2 :...