LES ARTHROPODES. I. Les arthropodes : Diversité et unité. A. Des caractères communs traduisant un plan de base de l embranchement

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1 LES ARTHROPODES I. Les arthropodes : Diversité et unité A. Des caractères communs traduisant un plan de base de l embranchement 1) Les appendices articulés Des structures de bases communes, avec des variations selon les espèces. A : 2 expansions de crustacés B / C : insecte D : papillon 2) La métamérie hétéronome Le long de l axe antéro-postérieur on observe segmentation - Les vésicules coelomique se désagrègent très rapidement lors du développement Ainsi ces cavités confluent avec les lacunes et sinus circulatoires forme un appareil «circulatoire ouvert», appelé hémocoele. -chaque métamère porte un élément nerveux (ganglions +/- condensés) -chaque métamère porte une paire d appendices articulés (mais beaucoup de disparitions selon les groupes!) Les métamères sont réunis en 2 (crustacés) ou 3 (insectes) tagmes (regroupement au sein d'un organisme de fonctions) 3) La cuticule Epicuticule (=cément + couche cireuse + épicuticule) : - Imperméabilisation générale du tégument, - Contient des substances antifongiques - Rôle dans la transmission des signaux chimiques Cf doc 2 p2 Athropodes Page 1

2 Procuticule = exocuticule (rigide et colorée) + endocuticule (souple et incolore). Chitine représente 15 à 20% du poids sec de la cuticule ; - substance souple, incolore et perméable à l eau. - polymère de brique : les acetylglucosamines, (glucose aminé), forment des microfibrilles comprenant 20 chaînes de chitine. Présence de protéines cuticulaires: -Résiline: protéine incolore et très élastique, insoluble, présente au niveau des articulations demandant une grande souplesse (ex ailes des insectes) -Arthropodines et sclérotines: toutes les autres protéines -Tannage quinonique: consiste à l établissement de liaisons supplémentaires entre les chaînes protéiques (ponts covalents) grâce à des quinones. Après tannage, les sclérotines sont rigides et leur dureté est légèrement supérieure à de la calcite. Propriétés de la cuticule Dans certains groupes, on observe une calcification du tégument. On observe chez les crustacés, certains myriapodes (diplopodes) et quelques insectes, au niveau de la partie profonde de l épicuticule, l exocuticule et la partie superficielle de l endocuticule : une imprégnation de sels de calcium et de magnésium. De plus, on constate que le taux de calcification est inversement proportionnel à la teneur de la cuticule en protéines. - Rôle protecteur, mais elle est rigide - Rôle d exosquelette l insertion des muscles se fait sur la cuticule (comme elle se fait au niveau des os pour nous...) - Articulation entre 2 plaques présence de membranes articulaires souples, réunissant 2 segments successifs, cela permet les mouvements du corps. - Présence de soies sensorielles : 1 transformées en écailles : ailes de papillons 2 permettent la collecte de nourriture : soies collectrices des pattes d abeilles 3 associés à des neurones : rôle sensoriel. Conséquences de la présence d une cuticule Au cours du temps arrêt de croissance. Pour grandir, l arthropode doit se débarrasser de sa cuticule. Ce sont des mues. La croissance pondérale se réalise entre les mues. Cf. p3 Les étapes de la mue: (exemple chez les insectes) : 1/ Les cellules de l épiderme subissent un grand nombre de mitoses : crise mitotique La conséquence : vous augmentez la surface en augmentant le nombre de cellules décollement de la cuticule 2/ Digestion de l endocuticule: sécrétion par l épiderme de liquide exuvial, riche en chitinase qui digère la chitine de l endocuticule. Elaboration d une nouvelle cuticule (protégée de la digestion par son épicuticule). 3/ L exuviation : l animal se gonfle d air (ou d eau) se distend, sa nouvelle cuticule est encore souple. 4/ L ancienne cuticule se rompt au niveau de zones fragiles dépourvues d exocuticules. On l appelle l exuvie. Athropodes Page 2

3 5/ Tannage : liaisons entre les groupements amines des fibres de sclérotines grâce aux quinones (qui proviennent de l exocuticule). Cuticule se durcit en 1à 2 jours. Ce phénomène de mue est régulé par des effecteurs hormonaux, notamment, intervention d une hormone l ecdysone. Les sclérites sont les plaques de chitine formant l'exosquelette des arthropodes, terme général, et suivant leur position, différents noms : tergite + pleurite + sternite = sclérites B. Diversité et classification Particularité des arthropodes : Cf. p8-9 - les chélicères présence 1 paire d appendice pré-oraux : aptes à saisir, tuer et découper Des glandes venimeuses peuvent déboucher à leur extrémité (Araignées) Les pièces buccales des mandibulates sont au nombre de 3 paires: -mandibules -maxillules (crustacés) ou maxilles (insectes et myriapodes) -maxilles (crustacés) ou labium (insectes et myriapodes) II. Les caractères généraux des insectes A. Des organismes ailés, hexapodes à trois tagmes Chaque partie porte 1 paire de pattes hexapodes Les 2 derniers portent 1 paire d ailes (cas du criquet) Cf. p10, 11 1) Trois paires de pattes thoraciques Il existe en fonction du mode de vie, une multitude de variation au niveau des pattes. Athropodes Page 3

4 2) Les ailes, des néoformations thoraciques Cas lépidoptère Ailes : 2 couches cuticulaires assemblées soutenues par des nervures. Les principales contiennent des trachées, de l hémolymphe, et des fibres nerveuses. Au moment de la mue imaginale (donnant l adulte), ailes sont molles et froissées, les nervures remplissent d hémolymphes permet déploiement avant qu elles ne deviennent dures. On note au niveau groupes des modifications, induration par ex : Rôle locomotion / protection (ornementations) Ailes recouvertes d écailles ce sont des soies modifiées, qui sont aplaties. Ces écailles sont finement striées ce qui leur donne une certaine rigidité. De plus chez certains papillons, ces striures permettent des effets de lumière grâces aux multiples réflexions pouvant alors se créer; B. Fonctions de nutrition, respiration Système respiratoire : à partir de l exemple de la blatte (milieu de vie terrestre ) Cf. p 14 Trachée : réseau complexe de tubes à terminaisons aveugles dans les tissus Entrée air : stigmate (orifices) La tête et la vision : à partir de l exemple de la blatte (milieu de vie terrestre ) Cf. p 15 L oeil composé formé d unités simples: les ommatidies Chaque ommatidie ne peut voir qu une partie restreinte du champ visuel. Le cerveau reconstitue l image à partir de l ensemble des points. C. les larves des insectes : diversité et mécanismes 1) Etude d un exemple LARVE ADULTE CONCLUSION - Corps cylindrique - 3 paires de pattes - Des fausses paires de pattes - Dissection des pièces buccales type broyeur (généraliste ici) - Tégument mince - Présence d ailes - appareil buccal trompe, déroule/roule - tégument plus induré - la larve est différente de l adulte - il existe différents régime alimentaire - il existe différents niveau de relation vie terrestre à vie aérienne - il existe différentes adaptations au milieu terrestre en général. Athropodes Page 4

5 2) Différents états larvaires selon le type de métamorphose: Etude d un exemple, cas du criquet (souvent appelé «jeune») Etude quantitative de la croissance : La croissance est dite en pallier (marche d escalier), ceci indique une croissance discontinue Etude qualitative : Les différentes étapes du cycle de dvt du criquet : -Observe une augmentation de la taille, et un dvt croissant des ailes. -Ressemblance entre la larve et l adulte. -Cl : peu de chgt, donc la métamorphose est de type hétérométabole, et plus particulièrement paurométabole (car ailes). Attention, ce type de métamorphose est progressif (et non pas «incomplètes»!) Généralisation -Il existe une grande diversité d insectes, certains n ont pas d ailes au cours de leurs dvt par mues larvaires, il s agit d insectes hétérométaboles (morphologie et des modes de vie semblables) hémimétaboles, par exemple on peut citer la cigale. -De plus, si on observe le développement des lépidoptères (papillons, il existe une phase spéciale: -le papillon possède différentes phases de croissance. -D abord des mues larvaires -Puis un stade nymphale, avec la construction d une chrysalide (cocon de ponte), à partir de laquelle sort l adulte (=l imago), complètement différent. Il s agit d insectes holométaboles. III. Les caractères généraux des «crustacés» Diversité des Crustacés : crustacés planctoniques, fixés (carapace transformée en plaques très indurées ; peut créer du courant ), crustacés subbenthique= tous les décapodes (écrevisse, homars, langoustes) Athropodes Page 5

6 Etude à partir de l exemple de l écrevisse Morphologie externe : l appendice biramé théorique Appendice secondairement unirame (portant a sa base une branchie) : Branchie Description au niveau péri-buccal: Pré-buccaux essentiellement fonctions sensorielles (yeux, antennules et antennes). Post-buccaux rôle dans la préhension et la trituration des aliments. (mandibules, maxillules et maxilles). Description au niveau pereiopodes (thoraciques): Mattes machoires (maxillipèdes) 1, 2 et 3 modifiées et assurent la mastication des aliments. Pattes ambulatoires: 5 paires, dont les 3 premières se terminant par pince. Description au niveau pleopodes: Chez la femelle et les mâles des différences. Morphologie externe : tagmes et système locomoteur Athropodes Page 6

7 Morphologie externe : la chambre branchiale Scaphognathite : Que l on trouve à l avant de l animal, qui impose un courant d eau de l arrière vers l avant. Anatomie : système circulatoire ouvert Le cœur = élément moteur, permet la circulation sanguine dorsale, et achemine l hémolymphe à travers tout l organisme via des artères. Elles débouchent dans des espaces non définis, lacunes, et sinus, permet les échanges gazeux Puis ce liquide est ramené au cœur En général ce liquide contient soit hémocyanine, soit hémoglobine, et certaines espèces ne possèdent pas de pigments respiratoires. Anatomie générale Dimorphisme au niveau des pléopodes -mâle: Pl.1 différencié en gouttière ou s écoule le sperme, recouverte d une plaque issue du Pl.2 -femelle: Pl.1 est atrophié, mais les 4 autres sont bien développés et présentent la même organisation. Fécondation externe, au voisinage des orifices génitaux femelle. Athropodes Page 7

8 III. Les caractères généraux des «Chélicérates» 1- La diversité des Arachnides Illustration de la diversité des Arachnides: les Scorpionides (n 1), les Pseudoscorpionidess (n 7), les Solpugides (n 9), les Schizomides (n 3), les Amblypyges (n 2), les Uropyges (n 4), les Palpigrades (n 6), les Ricinulides (n 5), les Opilionides (n 8), les Aranéides (n 11) et les Acariens (n 10). Presque tous les arachnides sont des animaux terrestres. 2- Morphologie générale d un chélicérate 3- Appendices spécifiques d un Scorpionide 4- Morphologie générale d un Aranénide Athropodes Page 8

9 Flières protubérancecs contenant des glandes séricigènes. Elles produisent la soie. Dans les glandes soie liquide, et se solidifie en fibrilles. Le diamètre final de soie varie entre 25 et 70 μm. Nombreux usages: -Emballage des oeufs -Tapissage des terriers -toile de piégeage -moyen de dispersion (jeunes) ( ) 5- Appendices spécifiques d un Aranéide 6- Anatomie interne Poumons poches renfermant des lamelles superposées (4 à 150), rôle d augmenter la surface pour la diffusion des gaz. Trachées assez proche / insectes mais les trachéoles débouchent dans des lacunes d hémolymphes. Hémolymphe avec hémocyanine 7- Morphologie générale d un Myriapode Chilopode Forcipule = patte 1 (P1) transformée Athropodes Page 9