28.5 : Deutérostomie de Superphylum

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Compétences à développer

Décrire les caractéristiques distinctives des échinodermes
Décrire les caractéristiques distinctives des accords

Le phyla Echinodermata et le chordata (le phylum dans lequel les humains sont placés) appartiennent tous deux au superphylum Deuterostomia. Rappelons que les protostomes et les deutérostomes diffèrent dans certains aspects de leur développement embryonnaire et qu'ils sont nommés en fonction de l'ouverture de la cavité digestive qui se développe en premier. Le mot deutérostome vient du mot grec qui signifie « bouche seconde », indiquant que l'anus est le premier à se développer. Il existe une série d'autres caractéristiques développementales qui diffèrent entre les protostomes et les deutérostomes, notamment le mode de formation du coelome et la division cellulaire précoce de l'embryon. Dans les deutérostomes, les poches internes de la paroi endodermique, appelées archentéron, fusionnent pour former le coelome. La paroi endodermique de l'archenteron (ou intestin primitif) forme des protubérances membranaires qui se détachent et deviennent la couche mésodermique. Ces bourgeons, appelés poches coelomiques, fusionnent pour former la cavité coelomique, lorsqu'ils finissent par se séparer de la couche endodermique. Le coelome résultant est appelé entérocoelome. L'archentéron se développe dans le tube digestif et une ouverture buccale est formée par l'invagination de l'ectoderme au pôle opposé au blastopore de la gastrula. Le blastopore forme l'anus du système digestif chez les formes juvénile et adulte. Le destin des cellules embryonnaires des deutérostomes peut être modifié si elles sont déplacées expérimentalement vers un autre endroit de l'embryon en raison d'un clivage indéterminé au début de l'embryogenèse.

Phylum Echinodermata

Les échinodermatas sont ainsi nommés en raison de leur peau épineuse (du grec « échinos » qui signifie « épineux » et « dermos » qui signifie « peau »), et ce phylum est une collection d'environ 7 000 espèces vivantes décrites. Les échinodermates sont exclusivement des organismes marins. Les étoiles de mer (Figure\(\PageIndex{1}\)), les concombres de mer, les oursins, les dollars de sable et les étoiles cassantes sont tous des exemples d'échinodermes. À ce jour, aucun échinoderme d'eau douce ou terrestre n'est connu.

Morphologie et anatomie

Les échinodermes adultes présentent une symétrie pentaradiale et un endosquelette calcaire fait d'osselets, bien que les premiers stades larvaires de tous les échinodermes présentent une symétrie bilatérale. L'endosquelette est développé par les cellules épidermiques et peut contenir des cellules pigmentaires, donnant des couleurs vives à ces animaux, ainsi que des cellules chargées de toxines. Des gonades sont présentes dans chaque bras. Dans les échinodermes comme les étoiles de mer, chaque bras porte deux rangées de pieds tubulaires sur la face buccale. Ces pieds tubulaires aident à la fixation au substrat. Ces animaux possèdent un véritable coelome qui se transforme en un système circulatoire unique appelé système vasculaire aquatique. Une caractéristique intéressante de ces animaux est leur pouvoir de régénération, même lorsque plus de 75 % de leur masse corporelle est perdue.

L'illustration montre une étoile de mer, qui possède une bouche en bas et un anus en haut, tous deux situés au milieu de l'étoile. L'estomac en forme de disque est intercalé entre la bouche et l'anus. Deux tubes rayonnent de l'estomac vers chaque bras, et de nombreuses petites glandes digestives se connectent à ces tubes. Sous l'estomac se trouve un canal annulaire central qui est également relié à des tubes qui s'étendent dans chaque bras. Des pieds tubulaires sont fixés à ces tubes. Chaque pied tubulaire ressemble à un compte-gouttes, avec une ampoule en forme d'ampoule en haut et une extension appelée podium en bas. Le bas du podium dépasse du bas de l'étoile de mer. Le long du bras, de nombreux podiums permettent à l'étoile de mer de s'accrocher à des objets et de marcher. Une structure appelée madréporite est reliée à l'anneau central et fait saillie de la surface supérieure de l'étoile de mer, à côté de l'anus. — Figure\(\PageIndex{1}\) : Ce diagramme montre l'anatomie d'une étoile de mer.

Système vasculaire aquatique

Les échinodermes possèdent un système vasculaire ambulacral ou aquatique unique, composé d'un canal annulaire central et de canaux radiaux qui s'étendent le long de chaque bras. L'eau circule à travers ces structures et facilite les échanges gazeux ainsi que la nutrition, la prédation et la locomotion. Le système vasculaire aquatique se projette également à partir de trous dans le squelette sous la forme de pieds tubulaires. Ces pieds tubulaires peuvent se dilater ou se contracter en fonction du volume d'eau présent dans le système de ce bras. En utilisant la pression hydrostatique, l'animal peut faire saillie ou rétracter les pieds du tube. L'eau entre dans la madréporite par la face aborale de l'échinoderme. De là, il passe dans le canal en pierre, qui fait circuler l'eau dans le canal circulaire. Le canal circulaire relie les canaux radiaux (il y en a cinq chez un animal pentaradial), et les canaux radiaux acheminent l'eau dans les ampoules, qui sont dotées de pieds tubulaires à travers lesquels l'eau se déplace. En faisant circuler l'eau dans son système vasculaire aquatique unique, l'échinoderme peut se déplacer et forcer l'ouverture des coquilles des mollusques pendant qu'il se nourrit.

Système nerveux

Le système nerveux de ces animaux est une structure relativement simple avec un anneau nerveux au centre et cinq nerfs radiaux s'étendant vers l'extérieur le long des bras. Des structures analogues à un cerveau ou dérivées de la fusion de ganglions ne sont pas présentes chez ces animaux.

Système excréteur

Les podocytes, cellules spécialisées dans l'ultrafiltration des fluides corporels, sont présents près du centre des échinodermes. Ces podocytes sont reliés par un système interne de canaux à une ouverture appelée madréporite.

Reproduction

Les échinodermes présentent un dimorphisme sexuel et libèrent leurs ovules et leurs spermatozoïdes dans l'eau ; la fécondation est externe. Chez certaines espèces, les larves se divisent de manière asexuée et se multiplient avant d'atteindre la maturité sexuelle. Les échinodermes peuvent également se reproduire de manière asexuée et régénérer les parties du corps perdues lors d'un traumatisme.

Classes d'échinodermes

Ce phylum est divisé en cinq classes existantes : les astéroidées (étoiles de mer), les ophiuroidées (étoiles fragiles), les échinoidées (oursins et dollars des sables), les crinoidées (nénuphars ou étoiles à plumes) et les holothuroidées (concombres de mer) (Figure\(\PageIndex{2}\)).

Les échinodermes les plus connus appartiennent à la classe des astéroidées, ou étoiles de mer. Ils se présentent sous une grande variété de formes, de couleurs et de tailles, avec plus de 1 800 espèces connues à ce jour. La principale caractéristique des étoiles de mer qui les distingue des autres classes d'échinodermes est la présence de bras épais (ambulacra) qui partent d'un disque central où les organes pénètrent dans les bras. Les étoiles de mer utilisent leurs pieds tubulaires non seulement pour saisir les surfaces, mais aussi pour saisir leurs proies. Les étoiles de mer ont deux estomacs, dont l'un peut dépasser par la bouche et sécréter des sucs digestifs dans ou sur les proies, même avant l'ingestion. Ce processus permet essentiellement de liquéfier la proie et de faciliter la digestion.

Les étoiles fragiles appartiennent à la classe des Ophiuroidea. Contrairement aux étoiles de mer, qui ont des bras dodus, les étoiles fragiles ont des bras longs et fins qui sont nettement délimités par rapport au disque central. Les étoiles fragiles se déplacent en arrachant leurs bras ou en les enroulant autour d'objets et en se tirant vers l'avant. Les oursins et les dollars de sable sont des exemples d'échinoidées. Ces échinodermes n'ont pas de bras, mais sont hémisphériques ou aplatis et comportent cinq rangées de pieds tubulaires qui les aident à se déplacer lentement ; les pieds tubulaires sont extrudés à travers les pores d'une enveloppe interne continue appelée test. Les nénuphars et les étoiles à plumes sont des exemples de Crinoidea. Ces deux espèces se nourrissent en suspension. Les concombres de mer de la classe des Holothuroidea sont allongés dans l'axe oro-aboral et possèdent cinq rangées de pieds tubulaires. Ce sont les seuls échinodermes qui présentent une symétrie bilatérale « fonctionnelle » à l'âge adulte, car l'axe oral-aboral particulièrement étendu oblige l'animal à se coucher horizontalement plutôt que debout verticalement.

L'étoile de mer sur la photo a est rouge et blanche, avec un corps épais et trapu et des pointes saillantes. L'étoile fragile de la partie b est brune avec un corps plat en forme de pentagone. De fines pattes rayées s'étendent de chaque point du pentagone. La photo c montre un oursin au corps rond et noir et aux épines noires très longues et fines. La photo d montre un nénuphar dont les appendices ressemblent à des branches d'épinette. La photo e montre un concombre de mer en forme de bûche avec des épis partant de son corps. — Figure\(\PageIndex{2}\) : Les différents membres des échinodermatas incluent (a) l'étoile de mer de la classe des astéroidées, (b) l'étoile fragile de la classe des Ophiuroidea, (c) les oursins de la classe des échinoidées, (d) les nénuphars appartenant à la classe des Crinoidea et (e) les concombres de mer, représentant la classe des Holothuroidea. (crédit a : modification d'une œuvre par Adrian Pingstone ; crédit b : modification d'une œuvre par Joshua Ganderson ; crédit c : modification d'une œuvre par Samuel Chow ; crédit d : modification d'une œuvre par Sarah Depper ; crédit e : modification d'une œuvre par Ed Bierman)

Phylum Chordata

Les animaux du phylum Chordata présentent quatre caractéristiques principales qui apparaissent à un stade ou à un autre de leur développement : une notocorde, un cordon nerveux creux dorsal, des fentes pharyngées et une queue postanale. Dans certains groupes, certains de ces traits ne sont présents que pendant le développement embryonnaire. En plus de contenir des classes de vertébrés, le phylum Chordata contient deux clades d'invertébrés : les Urochordata (tuniciers) et les Cephalochordata (lancelets). La plupart des tuniciers vivent au fond de l'océan et se nourrissent en suspension. Les lancelets se nourrissent en suspension de phytoplancton et d'autres microorganismes.

Résumé

Les échinodermes sont des organismes marins deutérostomiques. Ce phylum d'animaux porte un endosquelette calcaire composé d'osselets. Ces animaux ont également une peau épineuse. Les échinodermes possèdent des systèmes circulatoires à base d'eau. Un pore appelé madréporite est le point d'entrée et de sortie de l'eau dans le système vasculaire aquatique. L'osmorégulation est réalisée par des cellules spécialisées appelées podocytes.

Les traits caractéristiques de Chordata sont une notocorde, un cordon nerveux creux dorsal, des fentes pharyngées et une queue postanale. Les chordata contiennent deux clades d'invertébrés : les Urochordata (tuniciers) et les Cephalochordata (lancelets), ainsi que les vertébrés de Vertebrata. La plupart des tuniciers vivent au fond de l'océan et se nourrissent en suspension. Les lancelets se nourrissent en suspension de phytoplancton et d'autres microorganismes.

Lexique

archenteron: cavité intestinale primitive à l'intérieur de la gastrula qui s'ouvre vers l'extérieur via le blastopore

Chordata: phylum d'animaux qui se distinguent par la possession d'une notocorde, d'une corde nerveuse dorsale creuse, de fentes pharyngées et d'une queue postanale à un moment donné de leur développement

Échinodermata: phylum de deutérostomes à peau épineuse ; organismes exclusivement marins

entérocoelom: coelome formé par fusion de poches cœlomiques bourgeonnées à partir de la paroi endodermique de l'archentérone

madréporite: pore pour réguler l'entrée et la sortie de l'eau dans le système vasculaire aquatique

système vasculaire aquatique: système dans les échinodermes où l'eau est le liquide circulatoire