Les appareils excréteurs des MétazoairesM

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1 Licence Biologie - UE Biologie animale Étienne Roux Les appareils excréteurs des MétazoairesM Adaptation cardiovasculaire à l ischémie INSERM U 1034 UFR des Sciences de la Vie Université Bordeaux Segalen contact: support de cours : plateforme pédagogiquep l UFR des sciences de la Vie e-fisio.net plan du cours et descriptif de compétences (format pdf) diaporama du cours (format ppt)

2 les appareils excréteurs des MétazoairesM plan I. rôle des systèmes excréteurs II. les types d excrétion III. animaux sans appareil excréteur IV. les appareils excréteurs non spécialisés

3 rôle des systèmes excréteurs maintien des concentrations en solutés dans l organisme maintien du volume d eau dans l organisme osmorégulation élimination des produits terminaux du métabolisme carbone CO 2 = élimination par organe respiratoire azote élimination par des systèmes excréteurs élimination des substances étrangères ou du produit de leur métabolisme nécessité d un rendement variable des structures excrétrices

4 II. les types d excrd excrétion principe général de l excrétion ultrafiltration transport actif animaux ammoniotéliques animaux uricotéliques animaux uréotéliques

5 les types d excrd excrétion ultrafiltration principe général ultrafiltration : passage passif et non spécifique d eau et de solutés du milieu intérieur filtration / réabsorption : 1. ultrafiltration 2. absorption active et sélective de solutés (et d eau) de l appareil excréteur vers le milieu intérieur exemple : rein des mammifères 1 2 urine définitive urine primitive intérêt : élimination non sélective de toute substance étrangère, même nouvelle inconvénient : nécessité de système de réabsorption active de la majeurs partie de l eau et des solutés ultrafiltrés

6 les types d excrd excrétion ultrafiltration principe général mise en évidence : ultrafiltration d inuline inuline : polysaccharide végétal de faible poids moléculaire (5000 Da) non produite par l organisme non métabolisée par l organisme passe la barrière de filtration jamais excrétée manière active jamais réabsorbée de manière active (aucun mécanisme de transport actif connu) injection d inuline dans le corps : si présence d inuline dans l urine : ultrafiltration toute l inuline présente dans l urine définitive est le résultat d une filtration

7 les types d excrd excrétion transport actif principe général transport actif : passage actif et sélectif de solutés du milieu intérieur urine définitive exemple : tubes de Malpighi des Insectes intérêt : élimination sélective des substances indésirables inconvénient : pas de possibilités d élimination de substances nouvelles (pour lesquelles il n existent pas de système actif d élimination)

8 les types d excrd excrétion métabolisme des aliments élimination des déchets azotés glucides CO 2 + H 2 O lipides CO 2 + H 2 O

9 les types d excrd excrétion métabolisme des aliments élimination des déchets azotés protéines CO 2 + H 2 O + NH 3 urée acide urique acides nucléiques purines acide urique allantoïne acide allantoïque urée NH 3 pyrimidines acides aminés NH 3 urée acide urique

10 les types d excrd excrétion animaux ammonotéliques élimination d ammoniac NH 3 élimination des déchets azotés H N H H soluble, petite taille : diffuse vite peut être éliminé par diffusion à travers toute surface en contact avec l eau, sans appareil excréteur très toxique pour l organisme, même à faible concentration

11 les types d excrd excrétion animaux ammoniotéliques élimination des déchets azotés Invertébrés aquatiques poissons Téléostéens Crocodiles larves d Amphibiens exemple : Cyprinidés : carpe (Téléostéens) élimination d azote par les branchies 6 à 10 fois plus que par les reins (90 % ammoniac, 10 % urée) dépend du milieu de vie aquatique, plus que des liens phylétiques

12 les types d excrd excrétion animaux uricotéliques élimination des déchets azotés O élimination d acide urique C 5 H 4 O 3 N 4 H C N C C C N N C O O N peu soluble dans l eau (solubilité : 6 mg.l -1 ) H peu toxique pour l organisme

13 les types d excrd excrétion animaux uricotéliques élimination des déchets azotés prédominant chez : Insectes Gastéropodes aériens Serpents aériens Reptiles Oiseaux (+ Crocodiles, Tortue) peu soluble dans l eau précipite en milieu concentré : n intervient plus dans l osmose nécessite très peu d eau pour son élimination parfois stocké sans élimination (tissu adipeux) : certains Insectes dépend du milieu de vie aérien, plus que des liens phylétiques

14 les types d excrd excrétion animaux uréotéliques élimination des déchets azotés élimination d urée CH 4 N 2 H 2 N H 2 N C O très soluble dans l eau moyennement toxique pour l organisme

15 les types d excrd excrétion animaux uréotéliques élimination des déchets azotés Sélaciens Coelacanthe Tortues Mammifères Amphibiens adultes (+ Téléostéens) très soluble dans l eau intervient dans l osmose : Sélaciens, Coelacanthe, Grenouille mangeuse de crabes dépend du milieu de vie, plus que des liens phylétiques

16 les types d excrd excrétion élimination des déchets azotés ammonotéliques, uréotéliques, uricotéliques: dépend plus du mode de vie que des liens phylétiques peut varier au cours de la vie chez le même individu : Amphibiens : larve : ammoniac; adultes : urée Dipneustes : vie aquatique : respiration branchiale, ammoniac vie aérienne : respiratrion pulmonée, urée excrétion azotée des Vertébrés urée Mammifères Sélaciens Amphibiens Coelacanthe quelques reptiles quelques grenouilles acide urique Oiseaux Reptiles Dipneutes Crocodiles Téléostéens, Cyclostomes ammoniac

17 les types d excrd excrétion spécialisées et non spécialisées appareils non spécialisés : élimination de différents types de solutés sous forme d urine (au sens large) exemples : organes néphridiens tube Malpighi des Insectes rein des Vertébrés structures spécialisées : élimination d un type de soluté exemples : élimination de NaCl cellules à chlorures des branchies des Téléostéens glande à sel des Oiseaux

18 animaux sans appareil excréteur identifié Cnidaires et Échinodermes Cordés élimination par diffusion Eumétazoaires Triploblastiques ; bilatériens Deutérostomiens Protostomiens Stomocordés Hémicordés Echinodermes Némertes Plathelminthes Annélides Mollusques Arthropodes Némathelminthes Nématodes Cnidaires Démosponges pas de lien phylétique

19 non spécialis cialisés l unité fonctionnelle la protonéphridie la métanéphridie le néphron le tube de Malpighi l organisation de l appareil excréteur appareils avec protonéphridies appareil sans protonéphridie appareil avec métanéphridies métamérisées appareil dérivé de métanéphridies : organe de Bojanus tubes de Malpighi des Insectes le système rénal des Vertébrés formation pronéphros mésonéphros.opisthonéphros métanéphros

20 la protonéphridie l unité fonctionnelle organe excréteur terminé en cul-de-sac cellule flamme solénocytes flamme : cils aglomérés paroi mince syncitiale canalicule plusieurs cils : cellule flamme un seul cil : solénocyte

21 la protonéphridie l unité fonctionnelle organe excréteur terminé en cul-de-sac fonctionnement : difficile à étudier cellule flamme battements des cils : dépression ultrafiltration par dépression ultrafiltration sécrétion réabsorption présente surtout chez : Métazoaires dépourvus de cavité coélomique certaines larves de Protostomiens coelomates

22 la métanéphridie l unité fonctionnelle organe excréteur ouvert aux deux extrémités, non ramifié cavité coelomique capillaire néphrostome cilié ouvert tubule néphridien très contourné vessie présent uniquement chez les coelomates pore excréteur urinaire

23 la métanéphridie l unité fonctionnelle organe excréteur ouvert aux deux extrémités, non ramifié fonctionnement : filtration / réabsorption filtration du liquide présent dans la cavité colomique réabsorption d ions dans la partie distale : urine diluée (régulation osmotique)

24 le néphron l unité fonctionnelle schéma d un néphron ouvert réabsorption ultrafiltration filtration excrétion active

25 le néphron l unité fonctionnelle les différents types de néphrons néphron ouvert filtration / réabsorption capsule de Bowman néphron fermé filtration / réabsorption glomérule de Malpighi néphron aglomérulé excrétion active

26 l unité fonctionnelle le néphron fonctionnement : filtration par pression positive / réabsorption schéma d un néphron ouvert néphron partie proximale partie distale vaisseau sanguin glomérule vasculaire tube collecteur cavité coelomique ouverture du néphron

27 le néphron l unité fonctionnelle schéma d un néphron fermé de Mammifère capsule de Bowman tube contourné proximal tube contourné distal glomérule de Malpighi tubule collecteur partie descendante partie ascendante anse de Henlé

28 le néphron fonctionnement d un néphron fermé de Mammifère fonctionnement perméable à l eau l unité fonctionnelle perméablité à l eau variable (régulation hormonale : ADH) ultrafiltration réabsorption solutés (ion, glucose, AA) eau (osmose) (67 %) perméable à l eau réabsorption ions, eau (osmose) (15 %) réabsorption NaCl eau (osmose) (8-17 %) imperméable à l eau réabsorption ions

29 le tube de Malpighi des Insectes l unité fonctionnelle estomac portion distale intestin moyen épithélium cilié tubes de Malpighi portion proximale exemple : criquet migrateur intestin postérieur tube digestif

30 le tube de Malpighi des Insectes l unité fonctionnelle réticulum endoplasmique microvillosité noyau lame basale portion distale épithélium cilié portion proximale mitochondries replis

31 le tube de Malpighi des Insectes l unité fonctionnelle fonctionnement : excrétion active excrétion : solutés + eau portion distale réabsorption : Mg 2+, Ca 2+, Na +, HCO 3 -, eau portion proximale tube digestif

32 organe néphridien avec protonéphridies cranial organisation de l appareil excréteur ex : la planaire (Plathelminthe) système excréteur très ramifié protonéphridie pore excréteur caudal tube collecteur

33 organe néphridien avec protonéphridies organisation de l appareil excréteur ex : Nephtys (Annélide) solénocyte ampoule commune cavité coelomique tubule néphridien pore excréteur

34 appareil sans protonéphridie organisation de l appareil excréteur ex : Ascaris (Nématode) ovaire appareil dépourvu de cellules flammes nerf dorsal muscle (cellules myoépithéliales) prolongement cytplasmique des cellules myoépithéliales canal excréteur corde latérale hypoderme cuticule utérus intestin nerf ventral canaux excréteurs : deux canaux longitudinaux (cellule unique géante creuse) tube en forme de H débouchant dans le milieu extérieur (face ventrale de la partie craniale du corps)

35 organe néphridien avec métanéphridies schéma général d un Annélide organisation de l appareil excréteur ex : Annélide ganglion cérébroïde supérieur dissépiment intestin métamère vaisseau dorsal prostomium néphridie vaisseau ventral ganglion cérébroïde inférieur chaîne ganglionnaire ventrale

36 organe néphridien avec métanéphridies schéma d une Annélide primitive organisation de l appareil excréteur ex : Annélide coelomoducte cavité coelomique métanéphridie intestin milieu extérieur

37 l organe de Bojanus des Mollusques schéma général d un Mollusque organisation de l appareil excréteur ex : Gastéropode péricarde coeur hépatopancréas estomac ganglion cérébral muscle bouche palpes rein muscle branchies manteau coquille gonade pied intestin

38 l organe de Bojanus des Mollusques organisation de l appareil excréteur ex : Gastéropode orifice réno-péricardique dérivé de métanéphridie rein = organe de Bojanus poche néphridienne oreillette ventricule fonctionnement : filtration / réabsorption rein : filtration depuis l hémolymphe (pas de passage pas l orifice rénopéricardique) poche néphridienne : réabsorption d ions et d eau uretère

39 tubes de Malpighi des Insectes schéma général d un Insecte organisation de l appareil excréteur tête thorax abdomen ganglion cérébroïde dorsal ocelle oeil composé antenne ailes Tubes de Malpighi vaisseau dorsal coeur gonade intestin glande salivaire lèvres bouche mandibules hanche jambe tarse anus trochanter cuisse tubes de Malpighi

40 tubes de Malpighi des Insectes organisation de l appareil excréteur tube de Malpigi : entre 2 et plusieurs centaines débouchent dans l intestin à la jonction entre intestin moyen et postérieur fonctionnement : sécrétion active (pas d inuline dans l urine) Insectes à nourriture sèche: réabsorption d eau au niveau du rectum précipitation de l acide urique sous forme d urate de potassium (pas d effet osmotique car non soluble) : perte d eau minime tubes de Malpighi

41 le système rénal des Vertébrés schéma général d un Cordé organisation de l appareil excréteur formation des néphrons tube nerveux dorsal corde somite vaisseau dorsal tube digestif coelome splanchnopleure somatopleure

42 le système rénal des Vertébrés organisation de l appareil excréteur somite formation des néphrons néphrotome = pièce intermédiaire capsule de Bowman uretère primaire = canal de Wolff vaisseau crête génitale coelome néphrostome néphrons: dérivent de métanéphridies se forment à partir des néphrotomes rostro-caudalement bourgeonnement latéral c. de Bowman bourgeonnement longitudinal canal de Wolff bourgeonnement secondaire néphrons

43 le système rénal des Vertébrés organisation de l appareil excréteur Formation du rein 1 re étape : formation d un rein éphémère au cours du développement les pièces intermédiaires antérieures rein : pronéphros canal urinaire = canal de Wolff adulte: régression du pronéphros 2 e étape : formation d un second rein en arrière du pronéphros néphrons ramifiés, métamérie effacée canal urinaire = canal de Wolff Anamniotes : rein définitif : opisthonéphros Amniotes : rein transitoire : mésonéphros 3 e étape : formation d un 3 e rein par bourgeonnement : métanéphros se forment à partir des dernières pièces intermédiaires (1 à 3), qui fusionnent àdroite et àgauche blastème métanéphrogène bourgeonnement de néphrons ramifiés de nombreuses fois Canal urinaire : bourgeonnement d un uretère secondaire à la base du canal de Wolff chez les Amniotes uniquement

44 le système rénal des Vertébrés organisation de l appareil excréteur pronéphros opisthonéphos mésonéphros metanéphros canal de Wolff Anamniotes Amniotes

45 le système rénal des Vertébrés mâle organisation de l appareil excréteur femelle Amniotes metanéphros pronéphros metanéphros testicule ovaire épididyme mésonéphros canal de Wolff canal de Müller uretère II mâle : partie postérieure du canal de Wolff spermiducte partie moyenne du canal de Wolff + vestige mésonéphros : épididyme femelle : régression du canal de Wollf, persistence du canal de Muller