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15.5 : Échinodermes et chordés

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    Les deutérostomes comprennent les phyles Echinodermata et Chordata (qui inclut les vertébrés) et deux phyles plus petits. Les deutérostomes partagent des modèles de développement précoce similaires.

    Échinodermes

    Les échinodermatas doivent leur nom à leur peau épineuse (du grec « echinos » qui signifie « épineux » et « dermos » qui signifie « peau »). Le phylum comprend environ 7 000 espèces vivantes décrites, telles que des étoiles de mer, des concombres de mer, des oursins, des dollars de sable et des étoiles fragiles. Les échinodermates sont exclusivement marins.

    Les échinodermes adultes présentent une symétrie pentaradiale et possèdent un endosquelette calcaire fait d'osselets (Figure\(\PageIndex{1}\)), bien que les premiers stades larvaires de tous les échinodermes présentent une symétrie bilatérale. L'endosquelette est développé par des cellules épidermiques, qui peuvent également posséder des cellules pigmentaires, donnant des couleurs vives à ces animaux, ainsi que des cellules chargées de toxines. Ces animaux ont un véritable coelome, dont une partie est modifiée pour former 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.

    Processus physiologiques des échinodermes

    Les échinodermes possèdent un système unique d'échange de gaz, de circulation des nutriments et de locomotion appelé système vasculaire aquatique. Le système se compose d'un canal annulaire central et de canaux radiaux s'étendant le long de chaque bras. L'eau circule à travers ces structures, ce qui permet l'échange de gaz, de nutriments et de déchets. Une structure située au-dessus du corps, appelée madréporite, régule la quantité d'eau dans le système vasculaire aquatique. Les « pieds tubulaires », qui font saillie à travers les ouvertures de l'endosquelette, peuvent être dilatés ou contractés sous l'effet de la pression hydrostatique régnant dans le système. Le système permet des mouvements lents mais beaucoup de puissance, comme en témoigne le fait que les pieds tubulaires s'accrochent aux moitiés opposées d'un mollusque bivalve, comme une palourde, et séparent lentement mais sûrement les coquilles, exposant ainsi la chair qui se trouve à l'intérieur.

    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. Il existe de nombreux podiums sur la longueur de chaque bras, qui permettent à l'étoile de mer de s'accrocher aux objets et de marcher. Une structure appelée madréporite est reliée à l'anneau central et dépasse 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.

    Le système nerveux de l'échinoderme possède un anneau nerveux au centre et cinq nerfs radiaux s'étendant vers l'extérieur le long des bras. Il n'y a pas de contrôle nerveux centralisé. Les échinodermes ont des sexes distincts et libèrent leurs gamètes dans l'eau où se produit la fécondation. Les échinodermes peuvent également se reproduire de manière asexuée par régénération à partir de parties du corps.

    Diversité des échinodermes

    Ce phylum est divisé en cinq classes : astéroidées (étoiles de mer), Ophiuroidea (étoiles fragiles), échinoidea (oursins et dollars des sables), Crinoidea (nénuphars ou étoiles à plumes) et Holothuroidea (concombres de mer) (Figure\(\PageIndex{2}\)).

    Les échinodermes les plus connus appartiennent peut-être 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. Les caractéristiques des étoiles de mer qui les distinguent des autres classes d'échinodermes incluent des bras épais 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 passer par la bouche pour sécréter des sucs digestifs dans ou sur leurs proies avant de les ingérer. Ce processus permet essentiellement de liquéfier la proie et de faciliter la digestion.

    CONCEPT EN ACTION

    Regardez cette vidéo pour explorer de près le plan corporel d'une étoile de mer, en voir une se déplacer sur le fond marin et la voir dévorer une moule.

    Les étoiles fragiles ont des bras longs et fins qui ne contiennent aucun organe. Les oursins et les dollars de sable n'ont pas de bras mais sont hémisphériques ou aplatis avec cinq rangées de pieds tubulaires, ce qui les aide à se déplacer lentement. Les nénuphars et les étoiles à plumes se nourrissent en suspension. Les concombres de mer ont un corps souple et allongé et comportent cinq rangées de pieds tubulaires et une série de pieds tubulaires autour de la bouche qui sont transformés en tentacules utilisés pour se nourrir.

    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)

    Chordés

    La majorité des espèces du phylum Chordata se trouvent dans le sous-phylum Vertebrata, qui comprend de nombreuses espèces que nous connaissons bien. Les vertébrés contiennent plus de 60 000 espèces décrites, réparties en grands groupes de lamproies, de poissons, d'amphibiens, de reptiles, d'oiseaux et de mammifères.

    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 (Figure\(\PageIndex{3}\)). Dans certains groupes, certains de ces traits ne sont présents que pendant le développement embryonnaire.

    Les accords sont nommés d'après la notocorde, une structure souple en forme de bâtonnet qui se trouve au stade embryonnaire de tous les accords et au stade adulte de certaines espèces de cordés. Il est situé entre le tube digestif et le cordon nerveux et fournit un soutien squelettique sur toute la longueur du corps. Dans certains accords, la notocorde agit comme le principal support axial du corps tout au long de la vie de l'animal. Chez les vertébrés, la notocorde est présente au cours du développement embryonnaire, moment auquel elle induit le développement du tube neural et sert de support au corps embryonnaire en développement. La notocorde ne se trouve toutefois pas au stade postnatal des vertébrés ; à ce stade, elle a été remplacée par la colonne vertébrale (colonne vertébrale).

    Le cordon nerveux creux dorsal est dérivé d'un ectoderme qui s'enfonce sous la surface de la peau et s'enroule dans un tube creux au cours du développement. Chez les cordés, il est situé dorsalement par rapport à la notocorde. En revanche, d'autres phylums animaux possèdent des cordons nerveux solides situés soit ventralement, soit latéralement. La moelle nerveuse présente dans la plupart des embryons de chordés se développe dans le cerveau et la moelle épinière, qui constituent le système nerveux central.

    Les fentes pharyngées sont des ouvertures dans le pharynx, la région située juste en arrière de la bouche, qui s'étendent jusqu'à l'environnement extérieur. Chez les organismes vivant en milieu aquatique, les fentes pharyngées permettent à l'eau de s'écouler dans la bouche pendant l'alimentation. Certains cordés invertébrés utilisent les fentes du pharynx pour filtrer les aliments contenus dans l'eau qui entre dans la bouche. Chez les poissons, les fentes pharyngées sont transformées en supports branchiaux, et chez les poissons à mâchoires, en supports de mâchoire. Chez les tétrapodes, les fentes sont ensuite transformées en composants de l'oreille et des amygdales, car ces animaux respirant l'air n'ont plus besoin de supports branchiaux. Tétrapode signifie « quadrupède » et ce groupe comprend les amphibiens, les reptiles, les oiseaux et les mammifères. (Les oiseaux sont considérés comme des tétrapodes parce qu'ils ont évolué à partir d'ancêtres tétrapodes.)

    La queue post-anale est un allongement postérieur du corps qui s'étend au-delà de l'anus. La queue contient des éléments squelettiques et des muscles, qui fournissent une source de locomotion aux espèces aquatiques, telles que les poissons. Chez certains vertébrés terrestres, la queue peut également jouer un rôle d'équilibre, de locomotion, de parade et de signalisation lorsque le danger est proche. Chez de nombreuses espèces, la queue est absente ou réduite ; par exemple, chez les singes, y compris les humains, elle est présente dans l'embryon, mais de taille réduite et non fonctionnelle chez les adultes.

    ART CONNECTION

    L'illustration montre un cordé en forme de poisson. Un cordon nerveux creux dorsal long et fin s'étend sur toute la longueur de la cordée, le long de son sommet. Juste sous le cordon nerveux se trouve une notocorde qui s'étend également sur toute la longueur de l'organisme. Sous la notocorde, des fentes pharyngées découpent le tissu en diagonale vers l'avant de l'organisme. Une queue postanale apparaît à l'arrière.
    Figure\(\PageIndex{3}\) : Chez les cordés, quatre caractéristiques communes apparaissent à un moment ou à un autre du développement : une notocorde, un cordon nerveux creux dorsal, des fentes pharyngées et une queue postanale. L'anatomie d'un céphalochordé présentée ici illustre toutes ces caractéristiques.

    Parmi les affirmations suivantes concernant les caractéristiques communes des accords, laquelle est vraie ?

    1. La moelle nerveuse creuse dorsale fait partie du système nerveux central des cordés.
    2. Chez les poissons vertébrés, les fentes pharyngées deviennent les branchies.
    3. Les humains ne sont pas des cordés parce qu'ils n'ont pas de queue.
    4. Les vertébrés n'ont pas de notocorde à aucun moment de leur développement ; ils ont plutôt une colonne vertébrale.

    Chordés invertébrés

    Outre les vertébrés, le phylum Chordata contient deux clades d'invertébrés : les Urochordata (tuniciers) et les Cephalochordata (lancelets). Les membres de ces groupes possèdent les quatre caractéristiques distinctives des chordés à un moment ou à un autre de leur développement.

    Les tuniciers (Figure\(\PageIndex{4}\)) sont également appelés ascidies. Le nom tunicier vient de la matière glucidique semblable à la cellulose, appelée tunique, qui recouvre la partie externe du corps. Bien que les tuniciers soient considérés comme des cordés, les formes adultes ont un plan corporel très modifié et n'ont pas de notocorde, de moelle nerveuse creuse dorsale ou de queue postanale, bien qu'elles présentent des fentes pharyngées. La forme larvaire possède les quatre structures. La plupart des tuniciers sont hermaphrodites. Les larves de tuniciers éclosent à partir d'œufs situés à l'intérieur du corps du tunicier adulte. Après l'éclosion, la larve d'un tunicier nage pendant quelques jours jusqu'à ce qu'elle trouve une surface appropriée sur laquelle elle peut se fixer, généralement dans un endroit sombre ou ombragé. Il se fixe ensuite par la tête au substrat et se métamorphose en forme adulte, après quoi la notocorde, le cordon nerveux et la queue disparaissent.

    La photo a montre des tuniciers, qui ressemblent à des éponges et présentent quelques trous à la surface. L'illustration b montre le stade larvaire du tunicier, qui ressemble à un têtard, avec une queue postanale à l'extrémité étroite. Un cordon nerveux creux dorsal longe le haut du dos et une notocorde passe sous la moelle nerveuse. Le tube digestif commence par la bouche située à l'avant de l'animal et reliée à l'estomac. Au-dessus de l'estomac se trouve l'anus. Les fentes pharyngées, situées entre l'estomac et la bouche, sont reliées à une ouverture auriculaire située au sommet du corps. L'illustration c montre un tunicier adulte, qui ressemble à une souche d'arbre ancrée au fond. L'eau entre par la bouche au sommet du corps et passe par les fentes du pharynx, où elle est filtrée. L'eau sort ensuite par une autre ouverture sur le côté du corps. Le cœur, l'estomac et les gonades sont cachés sous les fentes du pharynx.
    Figure\(\PageIndex{4}\) : (a) Cette photographie montre une colonie du tunicier Botrylloides violaceus. Au stade (b) larvaire, le tunicier peut nager librement jusqu'à ce qu'il se fixe à un substrat pour devenir (c) adulte. (crédit a : modification des travaux du Dr Dwayne Meadows, NOAA/NMFS/OPR)

    La plupart des tuniciers mènent une existence sessile dans les eaux peu profondes de l'océan et se nourrissent en suspension. Les principaux aliments des tuniciers sont le plancton et les détritus. L'eau de mer pénètre dans le corps du tunicier par son siphon. Les matières en suspension sont extraites de cette eau par un filet à mucus (fentes pharyngées) et sont passées dans l'intestin sous l'action des cils. L'anus se vide dans le siphon à excourant, qui expulse les déchets et l'eau.

    Les lancelettes possèdent une notocorde, un cordon nerveux creux dorsal, des fentes pharyngées et une queue postanale au stade adulte (Figure\(\PageIndex{5}\)). La notocorde s'étend jusqu'à la tête, ce qui donne son nom au sous-phylum (Cephalochordata). Les fossiles disparus de ce subphylum datent du milieu de la période cambrienne (540—488 mya). Les formes vivantes, les lancelets, doivent leur nom à leur forme de lame. Les lancelets ne mesurent que quelques centimètres de long et se trouvent généralement enfouis dans le sable au fond des mers tempérées chaudes et tropicales. Comme les tuniciers, ils se nourrissent en suspension.

    L'illustration montre une lancelette dont la tête dépasse du sable et le reste du corps est enterré. Sur la tête, des tentacules entourent la bouche. La bouche mène au tube digestif. L'anus est situé juste avant la queue post-anale. Les fentes pharyngées se trouvent à côté de l'oreillette, qui se jette dans l'atriopore. Le corps possède des muscles segmentés qui le longent de haut en bas.
    Figure\(\PageIndex{5}\) : Les lancelettes adultes conservent les quatre caractéristiques principales des cordés : une notocorde, un cordon nerveux creux dorsal, des fentes pharyngées et une queue postanale.

    Résumé de la section

    Les échinodermes sont des organismes marins à deutérostomes. Ce phylum d'animaux porte un endosquelette calcaire composé d'osselets recouverts d'une peau épineuse. Les échinodermes possèdent un système circulatoire à base d'eau. La madréporite est le point d'entrée et de sortie de l'eau pour le système vasculaire aquatique.

    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. 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.

    Connexions artistiques

    Figure\(\PageIndex{3}\) : Parmi les affirmations suivantes concernant les caractéristiques communes des accords, laquelle est vraie ?

    R. La moelle nerveuse creuse dorsale fait partie du système nerveux central des cordés.
    B. Chez les poissons vertébrés, les fentes pharyngées deviennent les branchies.
    C. Les humains ne sont pas des cordés parce qu'ils n'ont pas de queue.
    D. Les vertébrés n'ont pas de notocorde à aucun moment de leur développement ; ils ont plutôt une colonne vertébrale.

    Réponse

    UN

    Notes

    1. 1 « Nombre d'espèces vivantes en Australie et dans le monde », A.D. Chapman, Australia Biodiversity Information Services, dernière modification le 26 août 2010, http://www.environment.gov.au/biodiv...c-summary.html.

    Lexique

    Céphalochordata
    un clade de chordés dont les membres possèdent une notocorde, un cordon nerveux creux dorsal, des fentes pharyngées et une queue postanale au stade adulte
    Chordata
    un phylum d'animaux qui se distingue par la possession d'une notocorde, d'un cordon nerveux creux dorsal, de fentes pharyngées et d'une queue postanale à un moment donné de leur développement
    cordon nerveux creux dorsal
    structure tubulaire creuse dérivée de l'ectoderme, située à l'arrière de la notocorde chez les cordés
    Échinodermata
    un phylum de deutérostomes à peau épineuse ; exclusivement des organismes marins
    lancette
    membre de Cephalochordata ; nommé pour sa forme en forme de lame
    madréporite
    un pore pour réguler l'entrée et la sortie de l'eau dans le système vasculaire aquatique
    pas d'accord
    structure souple en forme de bâtonnet qui se trouve au stade embryonnaire de tous les cordés et au stade adulte de certains cordés
    fente pharyngée
    une ouverture dans le pharynx
    queue post-anale
    un allongement musculaire postérieur du corps s'étendant au-delà de l'anus en cordés
    tétrapode
    un animal à quatre pattes ; comprend des amphibiens, des reptiles, des oiseaux et des mammifères
    tunicier
    un accord sessile membre d'Urochordata
    Urochordata
    le clade composé des tuniciers
    colonne vertébrale
    une série d'os distincts qui entourent la moelle épinière chez les vertébrés
    système vasculaire aquatique
    un système dans les échinodermes dans lequel l'eau est le liquide circulatoire

    Contributeurs et attributions