27.2 : Caractéristiques utilisées pour classer les animaux
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Compétences à développer
- Expliquer les différences entre les plans corporels des animaux qui soutiennent la classification de base des animaux
- Comparer et contraster le développement embryonnaire des protostomes et des deutérostomes
Les scientifiques ont élaboré un système de classification qui classe tous les membres du règne animal, bien qu'il existe des exceptions à la plupart des « règles » régissant la classification des animaux (Figure\(\PageIndex{1}\)). Les animaux sont principalement classés en fonction de caractéristiques morphologiques et développementales, telles que leur plan corporel. L'une des caractéristiques les plus importantes du plan corporel des vrais animaux est qu'ils sont morphologiquement symétriques. Cela signifie que leur répartition des parties du corps est équilibrée le long d'un axe. Les caractéristiques supplémentaires incluent le nombre de couches tissulaires formées au cours du développement, la présence ou l'absence d'une cavité corporelle interne et d'autres caractéristiques du développement embryologique, telles que l'origine de la bouche et de l'anus.
Art Connection
Laquelle des affirmations suivantes est fausse ?
- Les eumétazoaires possèdent des tissus spécialisés, ce qui n'est pas le cas des parazoaires.
- Les lophotrochozoaires et les ecdysozoaires sont tous deux des bilaires.
- L'acoela et la cnidaire possèdent toutes deux une symétrie radiale.
- Les arthropodes sont plus proches des nématodes qu'ils ne le sont des annélides.
Caractérisation des animaux basée sur la symétrie corporelle
À un niveau de classification très élémentaire, les vrais animaux peuvent être largement divisés en trois groupes en fonction du type de symétrie de leur plan corporel : symétrique radialement, symétrique bilatéralement et asymétrique. L'asymétrie est une caractéristique unique de Parazoa (Figure\(\PageIndex{2}\)). Seuls quelques groupes d'animaux présentent une symétrie radiale. Tous les types de symétrie sont parfaitement adaptés pour répondre aux exigences uniques du mode de vie d'un animal en particulier.
La symétrie radiale est la disposition des parties du corps autour d'un axe central, comme on le voit dans un verre à boire ou une tarte. Il en résulte que les animaux ont des surfaces supérieure et inférieure, mais pas de côtés gauche et droit, ni de devant ni de dos. Les deux moitiés d'un animal à symétrie radiale peuvent être décrites comme le côté avec une bouche ou « côté oral » et le côté sans bouche (le « côté aboral »). Cette forme de symétrie marque les plans corporels des animaux du phyla Ctenophora et des Cnidaires, y compris les méduses et les anémones de mer adultes (Figure 27.2.2). La symétrie radiale permet à ces créatures marines (qui peuvent être sédentaires ou uniquement capables de se déplacer lentement ou de flotter) de percevoir l'environnement de la même manière dans toutes les directions.
La symétrie bilatérale implique la division de l'animal dans un plan sagittal, ce qui donne deux images miroir, les moitiés droite et gauche, comme celles d'un papillon (Figure\(\PageIndex{2}\)), d'un crabe ou d'un corps humain. Les animaux présentant une symétrie bilatérale ont une « tête » et une « queue » (antérieure ou postérieure), une face avant et une arrière (dorsale ou ventrale), ainsi que des côtés droit et gauche (Figure\(\PageIndex{3}\)). Tous les vrais animaux, sauf ceux à symétrie radiale, sont symétriques bilatéralement. L'évolution de la symétrie bilatérale qui a permis la formation des extrémités antérieure et postérieure (tête et queue) a favorisé un phénomène appelé céphalisation, qui fait référence à l'accumulation d'un système nerveux organisé à l'extrémité antérieure de l'animal. Contrairement à la symétrie radiale, qui convient le mieux aux modes de vie stationnaires ou à mouvements limités, la symétrie bilatérale permet un mouvement rationalisé et directionnel. En termes évolutifs, cette forme simple de symétrie a favorisé la mobilité active et a accru la sophistication des relations entre recherche de ressources et prédateurs-proies.
Les animaux du phylum Echinodermata (tels que les étoiles de mer, les dollars des sables et les oursins) présentent une symétrie radiale à l'âge adulte, mais leurs stades larvaires présentent une symétrie bilatérale. C'est ce que l'on appelle la symétrie radiale secondaire. On pense qu'ils ont évolué à partir d'animaux bilatéralement symétriques ; ils sont donc classés comme symétriques bilatéralement.
Lien vers l'apprentissage
Regardez cette vidéo pour voir un bref aperçu des différents types de symétrie corporelle.
Caractérisation des animaux basée sur les caractéristiques du développement embryologique
La plupart des espèces animales subissent une séparation des tissus en couches germinales au cours du développement embryonnaire. Rappelons que ces couches germinales se forment lors de la gastrulation et qu'elles sont prédéterminées pour se développer dans les tissus et organes spécialisés de l'animal. Les animaux développent deux ou trois couches de germes embryonnaires (Figure\(\PageIndex{4}\)). Les animaux qui présentent une symétrie radiale développent deux couches germinales, une couche interne (endoderme) et une couche externe (ectoderme). Ces animaux sont appelés diploblastes. Les diploblastes ont une couche non vivante entre l'endoderme et l'ectoderme. Les animaux plus complexes (ceux qui présentent une symétrie bilatérale) développent trois couches tissulaires : une couche interne (endoderme), une couche externe (ectoderme) et une couche intermédiaire (mésoderme). Les animaux comportant trois couches de tissu sont appelés triploblastes.
Art Connection
Laquelle des affirmations suivantes concernant les diploblastes et les triploblastes est fausse ?
- Les animaux qui présentent une symétrie radiale sont des diploblastes.
- Les animaux qui présentent une symétrie bilatérale sont des triploblastes.
- L'endoderme donne naissance à la paroi du tube digestif et des voies respiratoires.
- Le mésoderme donne naissance au système nerveux central.
Chacune des trois couches germinales est programmée pour donner naissance à des tissus et organes corporels particuliers. L'endoderme donne naissance à la paroi du tube digestif (y compris l'estomac, les intestins, le foie et le pancréas), ainsi qu'à la paroi de la trachée, des bronches et des poumons des voies respiratoires, ainsi que quelques autres structures. L'ectoderme se développe dans la couche épithéliale externe de la surface du corps, dans le système nerveux central et dans quelques autres structures. Le mésoderme est la troisième couche germinale ; il se forme entre l'endoderme et l'ectoderme dans les triploblastes. Cette couche germinale donne naissance à tous les tissus musculaires (y compris les tissus cardiaques et les muscles des intestins), aux tissus conjonctifs tels que le squelette et les cellules sanguines, et à la plupart des autres organes viscéraux tels que les reins et la rate.
Présence ou absence d'un Coelom
Une division plus poussée des animaux avec trois couches germinales (triploblastes) entraîne la séparation des animaux susceptibles de développer une cavité interne dérivée du mésoderme, appelée coelome, de ceux qui n'en développent pas. Cette cavité coelomique tapissée de cellules épithéliales représente un espace, généralement rempli de liquide, situé entre les organes viscéraux et la paroi corporelle. Il abrite de nombreux organes tels que le système digestif, les reins, les organes reproducteurs et le cœur, et contient le système circulatoire. Chez certains animaux, comme les mammifères, la partie du coelome appelée cavité pleurale permet aux poumons de se dilater pendant la respiration. L'évolution du coelom est associée à de nombreux avantages fonctionnels. Le coelom fournit principalement un amortissement et une absorption des chocs aux principaux systèmes organiques. Les organes logés dans le coelom peuvent croître et se déplacer librement, ce qui favorise un développement et un placement optimaux des organes. Le coelom fournit également un espace pour la diffusion des gaz et des nutriments, ainsi que de la flexibilité corporelle, favorisant ainsi une meilleure motilité des animaux.
Les triploblastes qui ne développent pas de coelome sont appelés acœlomates, et leur région mésodermique est complètement remplie de tissu, bien qu'ils aient toujours une cavité intestinale. Les animaux du phylum Platyhelminthes, également connus sous le nom de vers plats, sont des exemples d'acéléomates. Les animaux porteurs d'un véritable coelom sont appelés eucoélomates (ou coelomates) (Figure\(\PageIndex{5}\)). Un véritable coelom apparaît entièrement dans la couche germinale du mésoderme et est recouvert d'une membrane épithéliale. Cette membrane tapisse également les organes du coelom, les connectant et les maintenant en position tout en leur permettant une certaine liberté de mouvement. Les annélides, les mollusques, les arthropodes, les échinodermes et les chordés sont tous des eucoélomates. Un troisième groupe de triploblastes possède un coelome légèrement différent dérivé en partie du mésoderme et en partie de l'endoderme, qui se trouve entre les deux couches. Bien que toujours fonctionnels, ces animaux sont considérés comme de faux coelomes, et ces animaux sont appelés pseudocélomates. Le phylum Nematoda (ascaris) est un exemple de pseudocoélomate. Les véritables coelomates peuvent être caractérisés davantage en fonction de certaines caractéristiques de leur développement embryologique précoce.
Développement embryonnaire de la bouche
Les eucoélomates tribloblastiques bilatéralement symétriques peuvent être divisés en deux groupes en fonction des différences dans leur développement embryonnaire précoce. Les protostomes comprennent les arthropodes, les mollusques et les annélides. Les deutérostomes incluent des animaux plus complexes tels que les chordés, mais aussi des animaux simples tels que les échinodermes. Ces deux groupes sont séparés en fonction de l'ouverture de la cavité digestive qui se développe en premier : bouche ou anus. Le mot protostome vient du mot grec qui signifie « bouche d'abord », et deutérostome provient du mot « bouche en second » (dans ce cas, l'anus se développe en premier). La bouche ou l'anus se développe à partir d'une structure appelée blastopore (Figure\(\PageIndex{6}\)). Le blastopore est l'indentation formée au cours des étapes initiales de la gastrulation. À un stade ultérieur, une deuxième ouverture se forme, et ces deux ouvertures finiront par donner naissance à la bouche et à l'anus (Figure\(\PageIndex{6}\)). On a longtemps cru que le blastopore se développait dans la bouche des protostomes et que la seconde ouverture se développait dans l'anus ; c'est le contraire qui est vrai pour les deutérostomes. Des preuves récentes ont toutefois remis en question cette vision du développement du blastopore des protostomes, et la théorie fait toujours l'objet de débats.
Une autre distinction entre les protostomes et les deutérostomes est la méthode de formation des coelomes, à partir du stade de la gastrula. Le coelome de la plupart des protostomes est formé par un processus appelé schizocoque, ce qui signifie qu'au cours du développement, une masse solide du mésoderme se sépare et forme l'ouverture creuse du coelome. Les deutérostomes se distinguent par le fait que leur coelome se forme par un processus appelé entérocèle. Ici, le mésoderme se développe sous forme de poches que l'on retire du tissu endodermique. Ces poches finissent par fusionner pour former le mésoderme, qui donne ensuite naissance au coelom.
La première distinction entre les protostomes et les deutérostomes est le type de clivage subi par le zygote. Les protostomes subissent un clivage en spirale, ce qui signifie que les cellules d'un pôle de l'embryon pivotent, et donc désalignées, par rapport aux cellules du pôle opposé. Cela est dû à l'angle oblique du clivage. Les deutérostomes subissent un clivage radial, où les axes de clivage sont parallèles ou perpendiculaires à l'axe polaire, ce qui entraîne l'alignement des cellules entre les deux pôles.
Il existe une deuxième distinction entre les types de clivage des protostomes et des deutérostomes. En plus du clivage en spirale, les protostomes subissent également un clivage déterminé. Cela signifie que même à ce stade précoce, le devenir de développement de chaque cellule embryonnaire est déjà déterminé. Une cellule n'a pas la capacité de se développer en n'importe quel type de cellule. En revanche, les deutérostomes subissent un clivage indéterminé, au cours duquel les cellules ne sont pas encore prédéterminées à ce stade précoce pour se développer en types cellulaires spécifiques. Ces cellules sont appelées cellules indifférenciées. Cette caractéristique des deutérostomes se reflète dans l'existence de cellules souches embryonnaires familières, qui ont la capacité de se développer en n'importe quel type de cellule jusqu'à ce que leur destin soit programmé à un stade de développement ultérieur.
Evolution Connection : L'évolution du Coelom
L'une des premières étapes de la classification des animaux consiste à examiner le corps de l'animal. L'étude des parties du corps nous renseigne non seulement sur le rôle des organes en question, mais aussi sur la façon dont l'espèce a pu évoluer. L'une de ces structures utilisées dans la classification des animaux est le coelom. Un coelom est une cavité corporelle qui se forme au début du développement embryonnaire. Le coelom permet de compartimenter les parties du corps, de sorte que différents systèmes organiques puissent évoluer et que le transport des nutriments soit possible. De plus, comme le coelome est une cavité remplie de liquide, il protège les organes des chocs et de la compression. Les animaux simples, tels que les vers et les méduses, n'ont pas de coelom. Tous les vertébrés possèdent un coelome qui les a aidés à développer des systèmes organiques complexes.
Les animaux qui n'ont pas de coelome sont appelés acœlomates. Les vers plats et les ténias sont des exemples d'acœlomates. Ils dépendent de la diffusion passive pour le transport des nutriments dans leur corps. De plus, les organes internes des acoléomates ne sont pas protégés contre l'écrasement.
Les animaux qui possèdent un véritable coelome sont appelés eucélomates ; tous les vertébrés sont des eucélomates. Le coelom évolue à partir du mésoderme au cours de l'embryogenèse. La cavité abdominale contient l'estomac, le foie, la vésicule biliaire et d'autres organes digestifs. Les pseudocoélomates constituent une autre catégorie d'animaux invertébrés basée sur la cavité corporelle. Ces animaux ont une pseudo-cavité qui n'est pas complètement recouverte de mésoderme. Les nématodes parasites et les petits vers en sont des exemples. On pense que ces animaux ont évolué à partir de coelomates et ont peut-être perdu leur capacité à former un coelom à la suite de mutations génétiques. Ainsi, cette étape de l'embryogenèse précoce, la formation du coelom, a eu un impact évolutif important sur les différentes espèces du règne animal.
Résumé
Les organismes du règne animal sont classés en fonction de leur morphologie corporelle et de leur développement. Les vrais animaux sont divisés en ceux qui ont une symétrie radiale et une symétrie bilatérale. En général, les animaux les plus simples et souvent immobiles présentent une symétrie radiale. Les animaux à symétrie radiale se caractérisent également généralement par le développement de deux couches germinales embryologiques, l'endoderme et l'ectoderme, tandis que les animaux à symétrie bilatérale se caractérisent généralement par le développement d'une troisième couche germinale embryologique, le mésoderme. Les animaux dotés de trois couches germinales, appelées triploblastes, se caractérisent également par la présence ou l'absence d'une cavité corporelle interne appelée coelome. La présence d'un coelome présente de nombreux avantages, et les animaux porteurs d'un coelome peuvent être qualifiés de véritables coelomates ou pseudocélomates, selon le tissu à l'origine du coelome. Les coelomates sont ensuite divisés en deux groupes appelés protostomes et deutérostomes, en fonction d'un certain nombre de caractéristiques développementales, notamment des différences dans le clivage des zygotes et la méthode de formation des coelomes.
Connexions artistiques
Figure\(\PageIndex{1}\) : Laquelle des affirmations suivantes est fausse ?
- Les eumétazoaires possèdent des tissus spécialisés, ce qui n'est pas le cas des parazoaires.
- Les lophotrochozoaires et les ecdysozoaires sont tous deux des bilaires.
- L'acoela et la cnidaire possèdent toutes deux une symétrie radiale.
- Les arthropodes sont plus proches des nématodes qu'ils ne le sont des annélides.
- Réponse
-
C
Figure\(\PageIndex{4}\) : Laquelle des affirmations suivantes concernant les diploblastes et les triploblastes est fausse ?
- Les animaux qui présentent une symétrie radiale sont des diploblastes.
- Les animaux qui présentent une symétrie bilatérale sont des triploblastes.
- L'endoderme donne naissance à la paroi du tube digestif et des voies respiratoires.
- Le mésoderme donne naissance au système nerveux central.
- Réponse
-
D
Lexique
- acoléomate
- animal sans cavité corporelle
- symétrie bilatérale
- type de symétrie dans lequel il n'y a qu'un seul plan de symétrie, de sorte que les moitiés gauche et droite d'un animal sont des images miroir
- blastopore
- indentation formée au cours de la gastrulation, évidente au stade de la gastrule
- coelom
- cavité corporelle doublée
- clivage déterminé
- le devenir tissulaire développemental de chaque cellule embryonnaire est déjà déterminé
- deutérostome
- le blastopore se développe dans l'anus, la deuxième ouverture pénétrant dans la bouche
- diploblaste
- animal qui se développe à partir de deux couches germinales
- entérocèle
- le mésoderme des deutérostomes se développe sous forme de poches qui sont pincées du tissu endodermique, la cavité contenue dans les poches devient coelom
- eucélomate
- animal dont la cavité corporelle est complètement recouverte de tissu mésodermique
- clivage indéterminé
- stade précoce de développement lorsque les cellules germinales ou « cellules souches » ne sont pas encore prédéterminées pour se transformer en types de cellules spécifiques
- protostome
- le blastopore se développe dans la bouche des protostomes, tandis que la deuxième ouverture pénètre dans l'anus
- pseudocélomate
- animal dont la cavité corporelle est située entre le mésoderme et l'endoderme
- clivage radial
- les axes de clivage sont parallèles ou perpendiculaires à l'axe polaire, ce qui entraîne l'alignement des cellules entre les deux pôles
- symétrie radiale
- type de symétrie à plans de symétrie multiples, avec des parties du corps (rayons) disposées autour d'un disque central
- schizocoely
- au cours du développement des protostomes, une masse solide de mésoderme se sépare et forme l'ouverture creuse du coelom
- clivage en spirale
- les cellules d'un pôle de l'embryon pivotent ou sont mal alignées par rapport aux cellules du pôle opposé
- triploblaste
- animal qui se développe à partir de trois couches germinales