La Paramécie - Cours sur la paramécie. PDF

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Cours sur la paramécie....

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Les eucaryotes forment un groupe monophylétique (groupe rassemblant un ancêtre et l'ensemble de ses descendants). Nœud = événement évolutif dont on ne connaît pas les relations phylogénétique entre ces organismes. Un groupe monophylétique peut être caractérisé par des synapomorphies (=état de caractère dérivé (acquis au cours de l’évolution) et partagé de façon exclusive par le groupe monophylétique = caractère dérivé propre). Synapomorphie des eucaryotes : ADN dans un noyau délimité par une enveloppe nucléaire, présence de microtubules, de mitochondries, la division cellulaire par mitose, ADN compacté sous forme de chromosomes etc... Anciennement, on regroupait les eucaryotes unicellulaires et les subdivisaient en protozoaires (hétérotrophe et mobile) et protophytes (autotrophe). Ce n'est plus le cas, les protozoaires forment un groupe polyphylétique (= groupe qui n'est pas monophylétique et qui regroupent des individus qui ne sont pas apparentés entre eux) (on ne peut utiliser protozoaire en tant que groupe en classification animale). La paramécie appartient aux ciliés (regroupant à peu près 8000 espèces) = eucaryote unicellulaire. Les ciliés présentent des cils vibratiles au moins pendant une partie de leur cycle de vie, présentent 2 noyaux (micronoyau, diploïde, impliqué dans la reproduction sexuée et macronoyau, polyploïde, ne contenant pas de chromosomes mais de la chromatine dispersée contenant des milliers de copies d'un petit nombre de gènes, ces copies sont générées par des vagues successives de synthèse avec élimination sélective du matériel génétique). Elle est de grande taille de 150 à 300 μm et il existe 8 espèces principales de paramécie. Ce sont des cellules qui vivent en eaux douces contenant des débris végétaux. C'est une cellule unicellulaire donc elle va assurer l'ensemble des fonctions cellulaires.

I - La paramécie en relation avec son milieu Fonctions de relation = différentes fonctions permettant à un organisme d'interagir avec son environnement. Ceci inclus les fonctions sensorielles (réception des informations extérieures et intégration de ces informations), fonctions motrices (permettent à l'organisme de se déplacer) et les fonctions de défense de l'organisme.

1) Locomotion La membrane plasmique est renforcée par une cuticule sur la face externe qui est résistante, souple et élastique. Elle permet de limiter la déformation de la cellule au cours des déplacements. La surface de la cellule présente de nombreux cils (jusqu'à 25000) et sont implantés individuellement dans des dépressions de la cuticule. Ils sont alignés en rangées longitudinales qui peuvent être légèrement obliques. Chaque rangée s'appelle une cinétie. A la base de ces cils, on trouve le corpuscule basale (=cinétosome).

Les cils ne battent pas en même temps: ondes de contraction parcoure une ligne de cils vibratiles (rythme des battements est relativement important : plusieurs par seconde). Ces battements ciliaires permettent de propulser la paramécie et comme certaines sont obliques, ceci permet de la faire avancer en rotation.

Structure classique des cils : 9 doublets périphériques de microtubules et une paire centrale de microtubules.

2) Défense Présence de structures spécialisées : trichocystes disposés entre les cils . Ce sont des vésicules fermées par un opercule et elles contiennent un liquide, lorsqu'il sort il coagule en contact de l'eau et il forme un long filament qui se termine par une pointe dense dont on pense qu'ils permettent la défense, l'ancrage et la capture de proie.

II - Fonctions de nutrition Fonctions de nutrition = ensemble des fonctions assurant l'approvisionnement en énergie et en matière d'un organisme ainsi que son entretien et son renouvellement. Inclus l'alimentation, la digestion, la respiration, la circulation et l'excrétion. Elle se nourrit de bactéries associées au débris végétaux en décomposition. Il existe une zone, le péristome, débouchant sur l’extérieur par le vestibule (= invagination de la membrane plasmique). Ce péristome se poursuit par la vacuole digestive qui peut se détacher du péristome. Présence de cils particulièrement plus longs que sur le reste de la surface de la cellule à cette zone, créant un tourbillon entraînant les particules en suspension dans le péristome dont les bactéries → accumulation de bactéries dans la vacuole. Lorsqu'elle elle est pleine elle se détache et suit un trajet dans la partie la plus fluide du cytoplasme = endoplasme, les aliments vont subir un certain nombre de transformations: - soumis à un pH acide → tuer les bactéries - pH devient plus basique et les aliments vont être digérés sous l'action d'enzymes déversées dans la vacuole digestive par des lysosomes d'origine golgienne. Les produits de cette digestion vont passer dans l'endoplasme et servir de nutriments pour la cellule. - la vacuole va expulser les produits indigestes au niveau d'une fissure de la cuticule appelée le cytoprocte. La cuticule est perméable au gaz respiratoires → respiration se fait par simple diffusion. L'osmorégulation se fait grâce aux vacuoles pulsatiles situées aux extrémités de la cellule. Elles portent un pore vacuolaire débouchant sur l’extérieur, des canalicules rayonnant connectés et du réticulum endoplasmique. Elles sont pulsatiles : elle se contractent alternativement, une en diastole et l'autre en systole. Elles permettent d’évacuer l'eau à l’extérieur. L'eau douce = milieu hypotonique donc tendance à se gonfler d'eau par osmose. Il est possible qu'elles favorisent l’élimination des déchets du métabolisme.

III - Reproduction et multiplication asexuée Elle peut se reproduire par l'un ou l'autre.

1) Multiplication asexuée

Elle se fait par division binaire transversale. Quand les conditions sont optimales, elle est rapide (2 par 24H). On peut distinguer la caryocinèse (division du noyau) de la cytodiérèse.

Caryocinèse : les deux types de noyaux ne se divisent pas de la même façon: – le macronoyau va subir une simple fragmentation transversale (s'étire et se fragmente) – le micronoyau va se diviser par un processus proche de la mitose d'une cellule animale mais sans rupture de la membrane nucléaire. La cytodiérèse, elle, se produit dans un second temps ; le corps de la paramécie s'allonge puis s'étrangle en son milieu → deux individus fils de taille identique et réduite. Puis vient la néoformation des structures qui ne sont pas conservées lors de la division (le péristome et la deuxième vacuole pulsatile).

2) Reproduction sexuée

La paramécie présente un cycle de vie de type diplobiontique (prédominance de la phase diploïde). Les individus sont diploïdes et la méiose survient juste avant la fécondation. Cette reproduction sexuée va être observée lorsque les conditions du milieu deviennent défavorables (manque de nourriture, manque d'oxygène...), ce phénomène est appelé la conjugaison. Bilan : 8 cellules à 2n chromosomes

Éta Étatt di diblas blas blastiq tiq tique ue : Les Cn Cnidair idair idaires es

Métazoaires = organismes pluricellulaires formant un groupe monophylétique. Synapomorphies : présence de collagène, présence de spermatozoïdes avec un flagelle propulseur etc... (métazoaire=animal) Eumétazoaire = vrai métazoaire En dehors : Les éponges (Spongiaires) (groupe monophylétique ou pas, on ne sait pas) Synapomorphies des Eumétazoaires : présence d'une lame basale (la matrice extracellulaire contenant du collagène s'organise en lame basale), la gastrulation donne naissance à deux véritables feuillets embryonnaires : l'ectoderme et l'endoderme à devenir bien précis, division cellulaire poussée. État diblastique = deux feuillets embryonnaires donc les éponges n'en fait pas partie. On ne sait pas si les Cnidaires et les Cténaires forment un groupe monophylétique.

I - Caractères généraux Ce sont des métazoaires à symétrie radiaire (ordre 4 ou 6) présentant comme synapomorphies : présence de cnidocyte, une musculature d'origine ectodermique et endodermique, présence d'une larve ciliée de type planula et une alternance d'une phase polype et d'une phase méduse. Polype : De façon schématique le corps a la forme d'un sac avec une ouverture unique qui forme la bouche entourée de tentacules. A l'intérieur du sac : cavité gastrovasculaire. La paroi de ce sac est formée des dérivés des deux feuillets embryonnaires qui forment en partie externe l’épiderme (dérivé de l'ectoderme) et en face interne le gastroderme (dérivé de l'endoderme). Entre les deux se trouve la mésoglée qui est formée d'une matrice extracellulaire pouvant contenir des cellules dérivant des deux feuillets.

II - Structure de la paroi : exemple de l'hydre d'eau douce 99% des cnidaires sont marins. Hydre cnidaire d'eau douce, hermaphrodite et sous forme polype uniquement.

Épiderme: – cellule myoépithéliale : cellule présentant à leur base des myofilaments (fibres musculaires lisses) disposés selon le grand axe de l'hydre, lorsqu'elles se contractent → rétraction du polype. – cnidocyte : cellules urticantes présentent sur toute la surface et particulièrement abondantes au niveau des tentacules. Elles portent un cil excitable = cnidocil et contiennent un organite très volumineux = cnidocyste (pratiquement tout le volume de la cellule). La paroi externe du cnidocyste forme l'opercule et la partie interne contient un filament urticant. L'excitation de ces cellules entraîne l'ouverture de l'opercule et le filament urticant est projeté à l'extérieur contenant des épines permettant d'injecter le liquide urticant. (différentes formes suivant les espèces). La cellule dégénère une fois excitée. – cellule interstitielle: permettent d'assurer le remplacement des autres types cellulaire de l'épiderme. Elles participent activement au cours du bourgeonnement et à la régénération. – cellule sensorielle : possédant des cils et sont connectées aux neurones qu'on peut trouver dans la mésoglée. Gastroderme : – cellule myoépithéliale : elles portent des flagelles sur la face en contact avec la cavité gastrovasculaire et sur la face en contact avec la mésoglée des fibres musculaires lisses orientées perpendiculairement au grand axe de l'hydre quand elles se contractent → provoque étirement et élongation de l'hydre. Elles ont également une forte activité phagocytaire : elles phagocytent des particules alimentaires qui se trouvent dans la cavité gastrovasculaire → une partie des phénomènes de digestion vont se faire dans ces cellules. – cellule sensorielle – cellule glandulaire et digestive : produisent des enzymes libérés dans la cavité gastrale: 1ère étape de la digestion qui se fait grâce à ces enzymes dans la cavité gastrale (et dans un second temps digestion intracellulaire dans les cellules myoépithéliales). – cellule basale : assurent le renouvellement cellulaire.

Mésoglée = matrice extracellulaire riche en collagène dépourvue de cellule propre mais colonisée par des neurones particulièrement abondant au niveau de la bouche et des tentacules (permettent la coordination des mouvements du polype).

III- Cycle de vie

Une larve planula, cilié et pélagique (= mobile dans l'eau), va se poser sur une laminaire (algue) au bout de quelques heures, puis perd ses cils, se fixe et prend la forme d'une étoile dont les branches forment le stolon → bourgeonnement donnant une espèce de tige conduisant a la formation d'un polype nourricié = hydranthe présentant une bouche et des tentacules. Plusieurs hydrantes peuvent se former par bourgeonnement → colonie = multiplication asexuée. L'ensemble de la colonie est entourée par une enveloppe appelée périsac. (Colonie occupe une dizaine de cm²). A maturité, elle produit un autre type de polype = gonange : dépourvue de tentacules où se forment des bourgeons médusaires donnant naissance à des médusons. En pratique, les individus issus de la même colonie ont le même sexe. Hydrante spécialisée dans l'alimentation et la gonange dans la reproduction. Stade méduse : elles ont une forme de cloche (= ombrelle) et battant de la cloche = manubrium → bouche communicant avec la cavité gastrale qui a été appelée estomac, cette cavité gastrale se poursuit par 4 rayons et 4 canaux radiaires (symétrie ordre 4). Sur le pourtour de la méduse : tentacules portant à leur base des statocyste qui sont des organes d’équilibration, on peut aussi trouver des ocelles, organes photosensibles. A l’intérieur de la voûte : Velum = anneau musculeux qui assure par ses contraction le déplacement des méduses (toutes les méduses n'en portent pas). Les gonades se situent au niveau de canaux radiaires et sont expulsés dans la cavité gastrale → fécondation dans cavité sous ombrellaire ou dans l'eau.

IV- Classification - hydrozoaires : symétrie radiaire d'ordre 4, cavité gastrale non cloisonnée, alternance polype/méduse (exception comme l'hydre d'eau douce), méduse à velum = méduse craspédote. - scyphozoaires: symétrie ordre 4, cavité gastrale cloisonnée par cloisons endodermiques, alternance polype/méduse avec prédominance de la phase méduse, méduse ne portent pas de vélum (acraspédote). Chez certains on va trouver un processus de multiplication asexuée qui est la strobilisation (shéma) : larve ephyra qui donne une méduse.

- anthozoaires : phase polype prédominante (voire unique), symétrie radiaire ordre 6 ou 8, cavité gastrale cloisonnée par des cloisons endodermiques.

Éta Étatt tr tribl ibl iblasti asti astique que Cœlome = cavité se mettant en place au sein du mésoderme. Coelomate = organismes triploblastiques présentant au moins a un moment de leur cycle une cavité cœlomique. Métamérie = mode d'organisation d'organisme caractérisé par la répétition d'unités ou métamères le long de l'axe antéropostérieur. On parle de métamérie homonome si tous les métamères sont identiques et de métamérie hétéronome s'ils sont différents. Céphalisation = Processus de la formation de la tête (= regroupement d'organes sensoriels associés à une condensation du système nerveux en partie antérieur d'un animal). Par définition elle s'observe que chez les bilatéralia. On peut distinguer céphalisation de cérébralisation = formation d'un cerveau.

I – Les Annélides → Triblastiques, Protostomiens, Lophotrochozoaires. C'est un groupe regroupant 21000 espèces, relativement homogène du point de vue du plan d'organisation, très peu de synapomorphies claires, la seule : présence d'un appareil circulatoire clos. Choix de ce groupe car métamérie visible à la fois du point de vue morphologique et anatomique. Les cavités cœlomiques persistent chez l'adulte et sont facilement observables. Métamérie homonome : chaque métamère constituant l'organisme est organisé autour d'une paire de sac cœlomique et constitue une unité anatomique et fonctionnelle.

1) Mise en place de la métamérie et du cœlome au cours du développement

La larve trocophore présente une partie antérieure, le prostomium qui porte la bouche), et une partie postérieure, le pygidium qui porte l'anus. Cette larve est ciliée et ne présente pas de cœlome. En région postérieure on observe un massif cellulaire d'origine mésodermique (deux massifs cellulaires situés de part et d'autre du tube digestif) qui est le siège de prolifération cellulaire. Deux bandelettes se forment autour du tube digestif, se creusent et vont former les cavités cœlomiques. Chaque paire de sac cœlomique définit un

métamère. Entre chaque métamère se trouve une cloison = dissépiment formée par l'accolement des parois des cavités cœlomiques. La partie la plus antérieure et la partie la plus postérieure ne sont pas des métamères.

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Organisation du métamère : la somatopleure est à l'origine des muscles pariétales (paroi du corps → rôle dans la locomotion) et la splanchnopleure est à l'origine de la musculature du tube digestif, de l'appareil circulatoire et va former les mésentère dorsaux et ventraux qui séparent les deux sacs cœlomiques chez l'adulte.

2) Métamérie Selon l'axe antero-postérieur, le corps se divise en trois parties : – la tête : prostomium + le premier (ou les deux premiers) métamère(s) – les métamères – le pygidium Au niveau des métamère, il y a des répétitions anatomiques chez certains annélides: présence de parapodes situés de part et d'autre de chaque métamère de l'organisme. Ils sont souvent associés à des soies qui ont un rôle dans la locomotion.

• Organisation anatomique d'un annélide : Le Lombric Un métamère est définit par une paire de sacs cœlomiques de part et d'autre du tube digestif, séparés par les mésentères qui ont un rôle de suspension et de soutien du tube digestif. On y trouve des vaisseaux sanguins (dorsal et ventral). Rôle du liquide cœlomique : – squelette hydrostatique qui va avoir un rôle dans le soutien et la locomotion (contractions successives de muscles longitudinaux et dorsaux, du fait qu'il y ait du liquide cœlomique dans chaque métamère à volume constant permet la déformation des métamères) – transport des nutriments, des gaz respiratoires, des hormones → fonctions complémentaires à l'appareil circulatoire qui est indépendant – collecte les produit génitaux qui s'accumulent dans la cavité cœlomique D'autres structures se répètent de métamère en métamère : les néphridies = métanéphridies = organes excréteurs qui vont permettre de filtrer le liquide cœlomique et donc d’éliminer les déchets azotés. Il y a une paire par métamère mais elles s'organisent sur deux métamère adjacents :

Néphrostome : entonnoir cilié ouvert sur le cœlome, un tube contourné et néphridiopore. Chez certaines espèces, c'est par le biais des néphridies que les produits génitaux sont excrétés. D'autres structures présentent des marques de métamérie : – l'appareil circulatoire : clos, le sang est endigué dans des vaisseaux sanguins sur tout le long de son parcours. Il est constitué de structures axiales : un vaisseau dorsal, un vaisseau ventral et des vaisseaux transverses répétés à chaque métamère et des vaisseaux intestinaux qui entourent le tube digestif. Ces vaisseaux transverses, chez certaines espèces, dans la partie antérieure de l'animal, sont particulièrement développés et contractiles → Cœurs latéraux : rôle dans la propulsion du sang dans l'appareil → on parle de métamérie homonome mais différences entre un métamère antérieure avec un métamère postérieure.

3) Céphalisation chez les Annélides La tête est présente chez certains Annélides et peut être assez variable suivant l'espèce.

Le nombre d'organes sensoriels est important, le prostomium et les deux premiers métamères (= péristomium) forment la tête. Les organes sensoriels sont les tentacules, les palpes qui ont un rôle tactiles et gustatif, les ocelles = organes photosensibles, le sillon nucal qui a une fonction olfactive. → condensation importante d'organes sensoriels. Les parapodes des deux premiers métamères sont appelés cirres : rôle tactile. Une trompe où se trouve des mâchoires pour saisir ses proies peut se dés-invaginer. Système nerveux : il se trouve en région antérieure et est composé de ganglions cérébroïdes (deux ganglions soudés) qui peuvent être subdivisés en 3 régions : – la plus antérieure innerve les palpes – la région moyenne innerve les antennes et les ocelles – la région postérieure innerve le sillon nucal → Fonction olfactive Ils se poursuivent par le collier péri-oesophagien (entour le tube digestif) qui donne naissance à la chaîne nerveuse ventral. Il présente des signes de métamérie : une paire de ganglions par métamère. Chez le Lombric, les organes sensoriels ne sont pas visibles à l’œil nu. Il y a condensation de récepteurs tactiles dans cette région antérieure mais pas d'organes sensoriels à proprement dit. La partie antérieure est constituée du prostomium et du 1er métamère. Chez Sabellidae, une espèce tubicole (vivent dans un tube), la partie antérieur est composée de filament branchiaux qui filtrent.

4) Classification: Polychètes : groupe paraphylétique Groupe monophylétique : clitellates : présentent un clitellum regroupant les oligochètes (peu de soies) et les sangsues.

II – Les Mollusques → Lophotrochozoaire...