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15.1 : Caractéristiques du règne animal

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    Même si les membres du règne animal sont incroyablement diversifiés, les animaux partagent des caractéristiques communes qui les distinguent des organismes des autres royaumes. Tous les animaux sont des organismes eucaryotes multicellulaires et presque tous possèdent des tissus spécialisés. La plupart des animaux sont mobiles, du moins à certains stades de leur vie. Les animaux ont besoin d'une source de nourriture pour grandir et se développer. Tous les animaux sont hétérotrophes et ingèrent de la matière organique vivante ou morte. Cette forme d'obtention d'énergie les distingue des organismes autotrophes, comme la plupart des plantes, qui produisent leurs propres nutriments par photosynthèse et des champignons qui digèrent leur nourriture par voie externe. Les animaux peuvent être des carnivores, des herbivores, des omnivores ou des parasites (Figure\(\PageIndex{1}\)). La plupart des animaux se reproduisent sexuellement : la progéniture passe par une série de stades de développement qui établissent un plan corporel déterminé, contrairement aux plantes, par exemple, où la forme exacte du corps est indéterminée. Le plan corporel fait référence à la forme d'un animal.

    La partie a montre un ours avec un gros poisson dans sa bouche. La partie B montre un cœur dans un bocal. De longs vers filiformes partent du cœur.
    Figure\(\PageIndex{1}\) : Tous les animaux qui tirent leur énergie de la nourriture sont des hétérotrophes. L'ours (a) noir est un omnivore qui se nourrit à la fois de plantes et d'animaux. Le (b) ver du cœur Dirofilaria immitis est un parasite qui tire son énergie de ses hôtes. Il passe son stade larvaire dans les moustiques et son stade adulte à infester le cœur des chiens et d'autres mammifères, comme indiqué ici. (crédit a : modification des travaux par le Service des forêts de l'USDA ; crédit b : modification des travaux par Clyde Robinson)

    Structure tissulaire complexe

    Les structures spécialisées différenciées pour remplir des fonctions uniques sont un trait caractéristique des animaux. En tant qu'organismes multicellulaires, la plupart des animaux développent des cellules spécialisées qui se regroupent pour former des tissus dotés de fonctions spécialisées. Un tissu est un ensemble de cellules similaires ayant une origine embryonnaire commune. Il existe quatre principaux types de tissus animaux : nerveux, musculaire, conjonctif et épithélial. Le tissu nerveux contient des neurones, ou cellules nerveuses, qui transmettent les impulsions nerveuses. Le tissu musculaire se contracte pour provoquer tous les types de mouvements du corps, de la locomotion de l'organisme aux mouvements à l'intérieur du corps lui-même. Les animaux possèdent également des tissus conjonctifs spécialisés qui assurent de nombreuses fonctions, notamment le transport et le soutien structurel. Le sang et les os sont des exemples de tissus conjonctifs. Le tissu conjonctif est composé de cellules séparées par du matériel extracellulaire composé de matériaux organiques et inorganiques, tels que les dépôts de protéines et de minéraux des os. Le tissu épithélial recouvre les surfaces interne et externe des organes à l'intérieur du corps de l'animal et la surface externe du corps de l'organisme.

    CONCEPT EN ACTION

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    Regardez cette vidéo pour regarder une présentation du biologiste E.O. Wilson sur l'importance de la diversité animale.

    Reproduction et développement des animaux

    La plupart des animaux possèdent des cellules diploïdes (somatiques) et un petit nombre de cellules reproductrices haploïdes (gamètes) produites par méiose. Certaines exceptions existent : par exemple, chez les abeilles, les guêpes et les fourmis, le mâle est haploïde parce qu'il se développe à partir d'un œuf non fécondé. La plupart des animaux se reproduisent par voie sexuée, alors que nombre d'entre eux possèdent également des mécanismes de reproduction as

    Reproduction sexuelle et développement embryonnaire

    Presque toutes les espèces animales sont capables de se reproduire sexuellement ; pour beaucoup, c'est le seul mode de reproduction possible. Cela distingue les animaux des champignons, des protistes et des bactéries, où la reproduction asexuée est courante ou exclusive. Au cours de la reproduction sexuée, les gamètes mâles et femelles d'une espèce se combinent dans un processus appelé fécondation. En général, le petit sperme mobile du mâle se déplace vers l'ovule femelle sessile, beaucoup plus gros. La forme du sperme est diverse et comprend des cellules contenant des flagelles ou des cellules amiboïdes pour faciliter la motilité. La fécondation et la fusion des noyaux des gamètes produisent un zygote. La fertilisation peut être interne, en particulier chez les animaux terrestres, ou externe, comme c'est courant chez de nombreuses espèces aquatiques.

    Après la fécondation, une séquence de développement s'ensuit alors que les cellules se divisent et se différencient. De nombreux événements en cours de développement sont partagés au sein de groupes d'espèces animales apparentées, et ces événements constituent l'un des principaux moyens par lesquels les scientifiques classent les groupes d'animaux de haut niveau. Au cours du développement, les cellules animales se spécialisent et forment des tissus, déterminant ainsi leur morphologie et leur physiologie futures. Chez de nombreux animaux, tels que les mammifères, les jeunes ressemblent à l'adulte. D'autres animaux, tels que certains insectes et amphibiens, subissent une métamorphose complète au cours de laquelle les individus entrent dans un ou plusieurs stades larvaires. Pour ces animaux, les jeunes et les adultes ont des régimes alimentaires et parfois des habitats différents. Chez d'autres espèces, il se produit un processus de métamorphose incomplète au cours duquel les jeunes ressemblent quelque peu aux adultes et passent par une série de stades séparés par des mues (perte de peau) jusqu'à ce qu'ils atteignent la forme adulte finale.

    Reproduction asexuée

    La reproduction asexuée, contrairement à la reproduction sexuée, produit des descendants génétiquement identiques entre eux et au parent. Un certain nombre d'espèces animales, en particulier celles qui n'ont pas de colonne vertébrale, mais même certains poissons, amphibiens et reptiles, sont capables de se reproduire de manière asexuée. La reproduction asexuée, à l'exception de jumelages identiques occasionnels, est absente chez les oiseaux et les mammifères. Les formes de reproduction asexuée les plus courantes chez les animaux aquatiques stationnaires sont le bourgeonnement et la fragmentation, au cours desquels une partie d'un individu parent peut se séparer et devenir un nouvel individu. En revanche, la parthénogenèse (ou « début vierge ») est une forme de reproduction asexuée que l'on retrouve chez certains invertébrés et certains vertébrés rares, au cours de laquelle les œufs non fécondés se transforment en une nouvelle progéniture.

    Caractéristiques de classification des animaux

    Les animaux sont classés en fonction de caractéristiques morphologiques et développementales, telles que leur plan corporel. À l'exception des éponges, le plan corporel de l'animal est symétrique. Cela signifie que leur répartition des parties du corps est équilibrée le long d'un axe. Les caractéristiques supplémentaires qui contribuent à la classification des animaux 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.

    ART CONNECTION

    L'arbre phylogénétique des métazoaires, ou animaux, se ramifie en parazoaires dépourvus de tissus et en eumétazoaires dotés de tissus spécialisés. Les parazoaires incluent les porifères, ou éponges. Les eumétazoaires se ramifient en Radiata, des animaux diploblastiques à symétrie radiale, et en Bilateria, des animaux triploblastiques à symétrie bilatérale. Les radiates comprennent des cnidaires et des cténophores (gelées en peigne). La bilatérie se divise en protostomie et en deutérostomie, qui possèdent une cavité corporelle. Les deutérostomes comprennent les chordés et les échinodermes. La protostomie se ramifie en lophotrochozoaires et en ecdysozoaires. Les ecdysozoaires comprennent les arthropodes et les nématodes, ou ascaris. Les lophotrochozoaires comprennent les mollusques, les annélides, les némerthées, qui incluent les vers rubans, les rotifères et les platyhelminthes, qui incluent les vers plats.
    Figure\(\PageIndex{2}\) : L'arbre phylogénétique des animaux est basé sur des preuves morphologiques, fossiles et génétiques.

    Laquelle des affirmations suivantes est fausse ?

    1. Les eumétazoa possèdent des tissus spécialisés, ce qui n'est pas le cas du Parazoa.
    2. Les acélomates et les pseudocoélomates possèdent tous deux une cavité corporelle.
    3. Les chordés sont plus étroitement liés aux échinodermes qu'aux rotifères selon la figure.
    4. Certains animaux ont une symétrie radiale et d'autres une symétrie bilatérale.

    Symétrie corporelle

    Les animaux peuvent être de forme asymétrique, radiale ou bilatérale (Figure\(\PageIndex{3}\)). Les animaux asymétriques sont des animaux sans motif ni symétrie ; une éponge est un exemple d'animal asymétrique (Figure\(\PageIndex{3}\) a). Un organisme à symétrie radiale (Figure\(\PageIndex{3}\) b) a une orientation longitudinale (haut et bas) : tout plan découpé le long de cet axe haut—bas produit approximativement des moitiés d'image miroir. L'anémone de mer est un exemple d'organisme à symétrie radiale.

    L'illustration a montre une éponge asymétrique avec un corps en forme de tube et une excroissance sur un côté. L'illustration b montre une anémone de mer dotée d'un corps tubulaire à symétrie radiale. Les tentacules poussent à partir du haut du tube. Trois plans verticaux espacés de 120 degrés dissèquent le corps. La moitié du corps d'un côté de chaque plan est une image miroir du corps de l'autre côté. L'illustration c montre une chèvre dont le corps est bilatéralement symétrique. Un avion passe de l'avant vers l'arrière au milieu de la chèvre, disséquant le corps en moitiés gauche et droite, qui sont des images miroir l'une de l'autre. La partie supérieure de la chèvre est définie comme dorsale et la partie inférieure est définie comme ventrale. Le devant de la chèvre est défini comme étant antérieur et le dos est défini comme postérieur.
    Figure\(\PageIndex{3}\) : Les animaux présentent différents types de symétrie corporelle. L'éponge (a) est asymétrique et ne possède aucun plan de symétrie, (b) l'anémone de mer a une symétrie radiale avec de multiples plans de symétrie, et (c) la chèvre a une symétrie bilatérale avec un seul plan de symétrie.

    La symétrie bilatérale est illustrée à la figure\(\PageIndex{3}\) c à l'aide d'une chèvre. La chèvre a également des côtés supérieur et inférieur, mais ils ne sont pas symétriques. Un plan vertical découpé de l'avant vers l'arrière sépare l'animal en deux parties, à peu près identiques, à droite et à gauche. Les animaux présentant une symétrie bilatérale ont également une « tête » et une « queue » (antérieure ou postérieure) ainsi qu'un dos et une partie inférieure (dorsale ou ventrale).

    CONCEPT EN ACTION

    Regardez cette vidéo pour voir un bref aperçu des différents types de symétrie corporelle.

    Couches de tissus

    La plupart des espèces animales subissent une superposition de tissus précoces au cours du développement embryonnaire. Ces couches sont appelées couches germinales. Chaque couche se développe en un ensemble spécifique de tissus et d'organes. 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 animaux présentant une symétrie bilatérale développent trois couches germinales : une couche interne (endoderme), une couche externe (ectoderme) et une couche intermédiaire (mésoderme). Les animaux à trois couches germinales sont appelés triploblastes.

    L'illustration de gauche montre les deux couches germinales embryonnaires d'un diploblaste. La couche interne est l'endoderme et la couche externe est l'ectoderme. Entre l'endoderme et l'ectoderme se trouve une couche non vivante. L'illustration de droite montre les trois couches germinales embryonnaires d'un triploblaste. Comme le diploblaste, le triploblaste possède un endoderme interne et un ectoderme externe. Entre ces deux couches se trouve un mésoderme vivant.
    Figure\(\PageIndex{4}\) : Au cours de l'embryogenèse, les diploblastes développent deux couches germinales embryonnaires : un ectoderme et un endoderme. Les triploblastes forment une troisième couche, le mésoderme, entre l'endoderme et l'ectoderme.

    Présence ou absence d'un Coelom

    Les triploblastes peuvent développer une cavité corporelle interne dérivée du mésoderme, appelée coelome (pr. See-lōm). Cette cavité tapissée d'épithélium est un espace, généralement rempli de liquide, situé entre le système digestif et la paroi corporelle. Il abrite des organes tels que les reins et la rate et contient le système circulatoire. Les triploblastes qui ne développent pas de coelome sont appelés acœlomates, et leur région mésodermique est complètement remplie de tissu, bien qu'ils aient une cavité intestinale. Les ascarides 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. Les animaux tels que les vers de terre, les escargots, les insectes, les étoiles de mer et les vertébrés sont tous des eucoélomates. Un troisième groupe de triploblastes possède une cavité corporelle dérivée en partie du mésoderme et en partie du tissu endodermique. Ces animaux sont appelés pseudocoélomates. Les ascaris sont des exemples de pseudocoelomates. De nouvelles données sur les relations entre les pseudocélomates suggèrent que ces phylums ne sont pas étroitement liés et que l'évolution du pseudocoelome doit donc s'être produite plus d'une fois (Figure\(\PageIndex{2}\)). Les véritables coelomates peuvent être caractérisés davantage en fonction des caractéristiques de leur développement embryologique précoce.

    La partie a montre le plan corporel des acoléomates, y compris des ascarides. Les acoléomates possèdent une cavité digestive centrale. À l'extérieur de cette cavité digestive se trouvent trois couches de tissu : un endoderme interne, un mésoderme central et un ectoderme externe. La photo montre un ver plat nageant, qui a l'apparence d'un ruban noir et rose à froufrous. La partie b montre le plan corporel des eucélomates, qui comprennent les annélides, les mollusques, les arthropodes, les échinodermes et les chordés. Les eucoélomates possèdent les mêmes couches tissulaires que les acoléomates, mais une cavité appelée coelome existe dans le mésoderme. Le coelom est divisé en deux parties symétriques séparées par deux rayons de mésoderme. La photo montre un annélide nageur connu sous le nom de ver de vase. Le ver de vase possède un corps tubulaire effilé à chaque extrémité. De nombreux appendices rayonnent de chaque côté. La partie c montre le plan corporel des pseudocoélomates, dont les ascaris. Comme les acoléomates et les eucoélomates, les pseudocélomates possèdent un endoderme, un mésoderme et un ectoderme. Cependant, chez les pseudocélomates, un pseudocélome sépare l'endoderme du mésoderme. La photo montre un ver rond, ou nématode, qui a un corps tubulaire.
    Figure\(\PageIndex{5}\) : Les triploblastes peuvent être des acélomates, des eucoélomates ou des pseudocélomates. Les eucoélomates ont une cavité corporelle à l'intérieur du mésoderme, appelée coelome, qui est tapissée de tissu mésodermique. Les pseudocoélomates ont une cavité corporelle similaire, mais ils sont tapissés de tissu mésodermique et endodermique. (crédit a : modification d'une œuvre par Jan Derk ; crédit b : modification d'une œuvre par la NOAA ; crédit c : modification d'une œuvre par l'USDA, l'ARS)

    Protostomes et deutérostomes

    Les eucoélomates triploblastiques à symétrie bilatérale peuvent être divisés en deux groupes en fonction des différences dans leur développement embryonnaire précoce. Les protostomes incluent les phylums tels que les arthropodes, les mollusques et les annélides. Les deutérostomes incluent les chordés et les échinodermes. Ces deux groupes sont nommés à partir desquels l'ouverture de la cavité digestive se développe en premier : bouche ou anus. Le mot protostome vient de mots grecs qui signifient « bouche d'abord », et deutérostome vient de mots signifiant « bouche en second » (dans ce cas, l'anus se développe en premier). Cette différence reflète le destin d'une structure appelée blastopore (Figure\(\PageIndex{6}\)), qui devient la bouche chez les protostomes et l'anus chez les deutérostomes. D'autres caractéristiques développementales diffèrent entre les protostomes et les deutérostomes, notamment le mode de formation du coelome et la division cellulaire précoce de l'embryon.

    L'illustration compare le développement des protostomes et des deutérostomes. Dans les protostomes comme dans les deutérostomes, la gastrula, qui ressemble à une boule de cellules creuse, contient une indentation appelée blastopore. Dans les protostomes, deux couches circulaires de mésoderme se forment à l'intérieur de la gastrula, contenant le coelome. Au fur et à mesure que le protostome se développe, le mésoderme se développe et fusionne avec la couche cellulaire de la gastrule. Le blastopore devient la bouche et une seconde ouverture se forme en face de la bouche, qui devient l'anus. Dans les deutérostomes, deux groupes de cellules gastrules du blastopore se développent vers l'intérieur pour former le mésoderme. Au fur et à mesure que le deutérostome se développe, le mésoderme se pince et fusionne, formant une deuxième cavité corporelle. À ce stade, le plan corporel du deutérostome ressemble beaucoup à celui du protostome, mais le blastopore devient l'anus et la deuxième ouverture devient la bouche.
    Figure\(\PageIndex{6}\) : Les eucoélomates peuvent être divisés en deux groupes, les protostomes et les deutérostomes, en fonction de leur développement embryonnaire précoce. Deux de ces différences concernent l'origine de l'ouverture de la bouche et le mode de formation du coelom.

    Résumé de la section

    Les animaux constituent un royaume diversifié d'organismes. Bien que la complexité des animaux varie, des simples éponges de mer aux êtres humains, la plupart des membres partagent certaines caractéristiques. Les animaux sont des organismes eucaryotes, multicellulaires et hétérotrophes qui ingèrent leur nourriture et se transforment généralement en créatures mobiles dotées d'un plan corporel fixe. La plupart des membres du règne animal possèdent des tissus différenciés appartenant à quatre classes principales : nerveux, musculaire, conjonctif et épithélial, qui sont spécialisés pour remplir différentes fonctions. La plupart des animaux se reproduisent sexuellement, ce qui entraîne une séquence de développement relativement similaire dans l'ensemble du règne animal.

    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. 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. Les animaux présentant une cavité corporelle peuvent être soit des coelomates, soit des 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.

    Art Connection

    Figure\(\PageIndex{2}\) : Laquelle des affirmations suivantes est fausse ?

    A. Les eumétazoa possèdent des tissus spécialisés, ce qui n'est pas le cas des Parazoa.
    B. Les acélomates et les pseudocoélomates possèdent tous deux une cavité corporelle.
    C. Les chordés sont plus étroitement apparentés aux échinodermes qu'aux rotifères selon la figure.
    D. Certains animaux ont une symétrie radiale et d'autres une symétrie bilatérale.

    Réponse

    B

    Lexique

    acoléomate
    sans cavité corporelle
    asymétrique
    n'ayant pas de plan de symétrie
    symétrie bilatérale
    type de symétrie dans lequel il n'existe qu'un seul plan de symétrie qui crée deux côtés d'image miroir
    plan corporel
    la forme et la symétrie d'un organisme
    coelom
    une cavité corporelle tapissée dérivée du tissu embryonnaire mésodermique
    deutérostome
    décrivant un animal chez lequel le blastopore se développe dans l'anus, la deuxième ouverture débouchant dans la bouche
    diploblaste
    un animal qui se développe à partir de deux couches germinales embryonnaires
    eucélomate
    décrivant des animaux dont la cavité corporelle est entièrement recouverte de tissu mésodermique
    couche germinale
    un ensemble de cellules formées au cours de l'embryogenèse qui donneront naissance à de futurs tissus corporels
    protostome
    décrivant un animal dont la bouche se développe d'abord au cours de l'embryogenèse et où une seconde ouverture se développe dans l'anus
    pseudocélomate
    un animal dont le coelome n'est pas complètement recouvert de tissus dérivés du mésoderme, comme chez les animaux eucélomés
    symétrie radiale
    type de symétrie avec de multiples plans de symétrie qui se croisent tous sur un axe passant par le centre de l'organisme
    triploblaste
    un animal qui se développe à partir de trois couches germinales

    Contributeurs et attributions