Bases systématiques & Organisation du vivant

Bases systématiques & Organisation du vivant Sébastien Dugravot bat 25 4 ème étage sebastien.dugravot@univ-rennes1.fr http://perso.univ-rennes1.fr/sebastien.dugravot

Organisation de la partie «zoologie» Enseignements 3 x 2h de Cours magistraux : CM 1 = 5 Nov ; CM2 = 12 Nov ; CM3 = 20 Nov 5 x 2h de Travaux dirigés : du 18 Nov au 20 Décembre Contrôles continus : QCM vendredi 13 décembre 1 dessin de TD noté Documents à récupérer Polycopié du cours avec schémas plans d organisation Pdf des 3 CMs Exams blancs http://perso.univ-rennes1.fr/sebastien.dugravot http://perso.univ-rennes1.fr/denis.poinsot

Rappel Groupe monophylétique «ancêtre commun hypothétique et tous ses descendants» D C B A D C B A Ancêtre Ancêtre Ancêtre Groupes monophylétiques Groupe paraphylétique

Exemples de groupes paraphylétiques chez les vertébrés «Poissons» & «Reptiles» : Pas de signification phylogénétique, paraphylétique : 1 ancêtre et une partie seulement de ses descendants

L arbre du vivant... a perdu ses racines!! Hier : cinq règnes, hiérarchisés Aujourd hui : trois «domaines», de même rang Plantes Animaux. Champignons Animaux Protistes Eubactéries Archées

Arbre phylogénétique des eucaryotes Les «Protistes» = ce n est pas un groupe monophylétique!

Métazoaires = Animaux Pluricellulaires Hétérotrophes Diploïdes, cellules reproductrices haploïdes Mais aussi... Mobiles (au moins au stade larvaire) Cellule reproductrice mâle = spermatozoïde Collagène dans la matrice extra-cellulaire Cellules nerveuses (neurones)

Arbre phylogénétique simplifié des principaux embranchements de Métazoaires CHORDES ROTIFERES PLATHELMINTHES MOLLUSQUES ANNELIDES BRYOZOAIRES NEMATODES ARTHROPODES ECHINODERMES Lophotrochozoaires Ecdysozoaires Protostomiens Deutérostomiens CNIDAIRES CTENOPHORES PORIFERES Bilatériens Métazoaires Eumétazoaires

Emb. Porifères = Généralités Etymo : lat. porus (pore) ferare (porter) 10 000 sp. - Groupe clé pour le passage à un état pluricellulaire - 3 classes regroupées sur des critères morpho mais groupe non monophylétique? 4 clades avec pour origine un ancêtre unicellulaire différent? Fixé sur le fond, pas de mouvement mais filtration de l eau en permanence Larve d éponge Cellules ciliées = précurseurs des choanocytes Fécondation ou Bourgeonnement

Emb. Porifères : Plan d organisation Courant sortant Absorption des particules alimentaire par phagocytose cil Cil Villosité Pore exhalant Choanocyte Porocyte Courant entrant A T R I U M Spicule 200 µm

Emb. Porifères : Démosponges - Groupe majoritaire dans le phylum des Porifères (8000 sp.) - Présentes dans tous les environnements aquatiques - Squelette formé de spicules siliceux (1 à 4 pointes) + collagène - Structure généralement complexe Spongia officinallis = Éponge de toilette Spongilla fluviatilis éponge d eau douce

Emb. Porifères : Hexactinelles - Éponges de verre (1000 esp. connues) - Squelette siliceux - Spicules à 3 axes principaux et 6 pointes - Strictement marines en eau profonde Éponge à crevettes Euplectella aspergillum

Emb. Porifères : Éponges calcaires - Squelette calcaire (1000 esp. connues) - Strictement marine en eau peu profonde - Spicule calcaire non différencié - Organisation simple Sycon raphanus Sycon sp. Grantia compressa

Arbre phylogénétique simplifié des principaux embranchements de Métazoaires CHORDES ROTIFERES PLATHELMINTHES MOLLUSQUES ANNELIDES BRYOZOAIRES NEMATODES ARTHROPODES ECHINODERMES Lophotrochozoaires Ecdysozoaires Protostomiens Deutérostomiens PORIFERES CNIDAIRES CTENOPHORES Bilatériens Métazoaires Eumétazoaires

Emb. Cnidaires : Généralités Etymo : Gr. Cnide (ortie) - 9000 sp. en 4 clades Présence de cnidocytes = cellules urticantes Cil sensitif Harpon dévaginé Alternance phase polype et phase méduse Endoderme Mésoglée Ectoderme

Emb. Cnidaires : Plan d organisation Deux feuillets, et de la gelée au milieu! Mésoglée Cnidocyte : cellule urticante Hydra sp. Extérieur (eau) Ectoderme Endoderme Cavité digestive

Emb. Cnidaires : Hydrozoaires Phase polype, fixée et asexuée, Phase méduse libre, sexuée (sauf... hydres) Certaines espèces sont coloniales méduse Hydres : reproduction par bourgeonnement Polype planula Physalia physalis

Emb. Cnidaires : Scyphozoaires Phase polype brève Phase méduse longue méduse Aurelia sp. Bouche Bras oraux planula polype Pelagia sp.

Emb. Cnidaires : Cubozoaires Groupe peu diversifié, qlq esp seulement Méduse de grande taille avec ombrelle cubique 4 groupes de tentacules situés aux 4 coins Chironex = la main qui tue «la guêpe de mer» Venin capable de tuer jusqu a 60 personnes Au large des cotes australiennes Chironex fleckeri

Emb. Cnidaires : Anthozoaires Etymo : Anthos = fleur 6000 esp. Perte du stade méduse donc vie fixée Exclusivement marins Corps divisé par 6 cloisons = Hexacoralliaires ou 8 cloisons Octocoralliaires Anemonia viridis Corallium rubrum

Emb. Cnidaires : Anthozoaires Hexacoralliaires Actinaria Anémone de mer (Actinie) Fixée au substrat par un muscle = disque pédieux Disque oral entouré de nombreux tentacules Symétrie de type 6 = hexacoralliaires Prédateur Actinia equina Disque oral Mutualisme anémone / poisson clown Disque pédieux

Cnidaires : Anthozoaires Hexacoralliaires Scleractinia Corail dur Vie coloniale (différent des anémones) Squelette constituant les récifs coralliens Symétrie de type 6 = hexacoralliaires Répartition des récifs coralliens dans le monde Diploria labyrinthiformis Acropora cervicornis

Cnidaires : Anthozoaires Octocoralliaires = Alcyonaria Corail, Gorgone, Plume de mer Symétrie de type 8 (=8 cloisons) Tentacules avec ramifications plumeuses 8 tentacules muricea sp. 8 tentacules 8 cloisons Plume de mer Gorgonnia sp. Squelette utilisé en joaillerie dans le cas du Corail rouge

Arbre phylogénétique simplifié des principaux embranchements de Métazoaires CHORDES ROTIFERES PLATHELMINTHES MOLLUSQUES ANNELIDES BRYOZOAIRES NEMATODES ARTHROPODES ECHINODERMES Lophotrochozoaires Ecdysozoaires Protostomiens Deutérostomiens PORIFERES CNIDAIRES CTENOPHORES Bilatériens Métazoaires Eumétazoaires

Emb. Cténophores Etymo : Gr. Ctenos (peigne) et Phorein (porter) - 150 sp. Présence de colloblastes = cellules collantes capturent les proies Petite taille et majoritairement planctonique Pas de cellules urticantes (différents des Cnidaires) Mertensia ovum «peignes» = rangées de cils qui battent de façon synchrone

Emb. Cténophores Colloblastes Granule adhésif Vrille Treille sur laquelle s enroule la vrille Vue en coupe du colloblaste

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Animal à symétrie rayonnée Exemple: Cnidaire Bilatérien : Une droite, une gauche

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LES PROTOstomiens «Ceux dont la bouche se forme en PREMIER»

Le blastopore deviendra... une bouche un anus PROTOstomiens DEUTEROstomiens

Lecointre & Le Guyader : Classification phylogénétique du vivant

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LOPHOTROCHOZOAIRES Lophophore : panache de tentacules Bouche Larve trochophore Anus

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Emb. Rotifères Etymo : Lat. rota (roue) et fere (porter) - 1800 sp. - < 2 mm Triploblastique en forme de trompette sphérique ou cylindrique Couronne de cils sur région antérieure Vie planctonique en eau douce bouche «roue» de cils TD oeil oeil (unique) TD «pied» Anus

Emb. Rotifères Etymo : Lat. rota (roue) et fere (porter) - 1800 sp. - < 2 mm Triploblastique en forme de trompette sphérique ou cylindrique Couronne de cils sur région antérieure Vie planctonique en eau douce Orteil Pied Mastax Bouche Couronnes de cils Anus TD Protonéphridie

Arbre phylogénétique simplifié des principaux embranchements de Métazoaires CHORDES ROTIFERES MOLLUSQUES ANNELIDES PLATHELMINTHES BRYOZOAIRES NEMATODES ARTHROPODES ECHINODERMES Lophotrochozoaires Ecdysozoaires Protostomiens Deutérostomiens CNIDAIRES CTENOPHORES PORIFERES Bilatériens Métazoaires Eumétazoaires

Emb. Plathelminthes Etymo : Gr. Platus (large, plat), helmins (ver) 13780 sp. en 4 clades Triploblastiques acoelomates TD aveugle App. excréteur et SN simple - Ni app. resp. ni app. Circ 4 clades principaux : Turbellariés, Cestodes, Trématodes, Monogènes

Emb. Plathelminthes : Turbellariés Les planaires (triclades) Vie libre en eau douce (bio indic) Carnivore Organes sensoriels et locomoteur (ocelles, soies) endoderme mésoderme ectoderme TD yeux TD très ramifié pharynx ramifications des gonades

Emb. Plathelminthes : Cestodes crochets Ex : Taenia solium ventouse scolex Proglottis Proglottis gravide Pas de TD (osmose)

Emb. Plathelminthes : Trématodes Les douves Tous parasites internes des vertébrés au stade adulte Perte des organes sensoriels et locomoteurs TD bouche Ventouse orale pharynx ventouse Transformation en véritable usine à oeufs utérus Nécessite un hôte intermédiaire (= mollusque) dans le cycle de développement Fasciola hepatica Dimension: de 2 cm autour

Emb. Plathelminthes : Trématodes (la petite douve du foie) Hôte définitif Ingestion Douve adulte métacercaires Ingestion Mucus Fèces sporocystes I et II Ingestion œuf Hôte intermédiaire 2 cercaires Hôte intermédiaire 1 miracidium

Arbre phylogénétique simplifié des principaux embranchements de Métazoaires CHORDES ROTIFERES PLATHELMINTHES MOLLUSQUES ANNELIDES NEMATODES ARTHROPODES ECHINODERMES BRYOZOAIRES Lophotrochozoaires Ecdysozoaires Protostomiens Deutérostomiens CNIDAIRES CTENOPHORES PORIFERES Bilatériens Eumétazoaires Métazoaires

Emb. Annélides Etymo : Lat. annulus (anneau) 14 000 sp. en 3 clades Corps divisé en métamères (presque) tous semblables Coelome : cavité remplie de liquide formant ici un squelette hydrostatique (point d appui des muscles) Tube digestif complet Système circulatoire clos (= seul phylum chez les protostomiens) Larve de type trocophore Ectoderme Endoderme Schizocoelome Mesoderme cavitation

Emb. Annélides Etymo: Lat. annulus (anneau) 14 000 sp. en 3 clades Corps divisé en métamères (presque) tous semblables Coelome : cavité remplie de liquide formant ici un squelette hydrostatique (point d appui des muscles) Tube digestif complet Système circulatoire clos (= seul phylum chez les protostomiens) Larve de type trocophore Réseau de capillaires Vaisseaux principaux Tube digestif Couronne de cils locomoteurs Bouche Anus Syst circulatoire Larve trocophore

Emb. Annélides : Polychètes errantes vers «poilus», rapides et méchants!! Parapode portant des soies Tête bien individualisée Mâchoire Perinereis cultrifera

Emb. Annélides : Polychètes sédentaires (tubicoles) Panache branchial lamellaire «Récifs» formés par des tubes de polychètes (baie du Mont Saint-Michel) parapodes Sabelle Hermelles

Emb. Annélides : Oligochètes = vers de terre ou d eau Clitellum Sous ordre des Lumbricina = 5000 esp. décrites!!

Emb. Annélides : Achètes = sangsues 650 Esp. Ventouse postérieure Ventouse antérieure

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Emb. Mollusques Etymo : lat. mollis (mou) - > 100 000 sp. en 8 clades Manteau Radula Pied

Emb. Mollusques : Polyplacophores = chitons 860 sp. toutes marines généralement au niveau de la zone interdidale Huit plaques sur le dos 5cm de longueur

Emb. Mollusques : Gastéropodes 40 000 esp. - marins, dulcicoles, terrestres Pied ventral et différencié en sole de reptation Torsion de 180 (ou 90 chez opistho) de la masse viscérale = perte de la symétrie Processus de torsion de la masse viscérale bouche bouche anus anus bouche Prosobranche ; Patelle Opisthobranche ; Aplysie Pulmoné ; Escargot

Emb. Mollusques : Gastéropodes Prosobranches Les branchies sont situées à l avant (Pro) Patelle, Murex, Paludine Attention : Groupe probablement paraphylétique Murex brandaris Patella vulgata Viviparus viviparus (paludine)

Emb. Mollusques : Gastéropodes Opisthobranches Les branchies sont situées à l arrière (Opistho) Branchies internes ou externes Coquille présente, réduite ou absente Coquille réduite chez l Aplysie ou Lièvre de mer Coquille présente chez Acteon tornatilis Coquille toujours absente chez les Nudibranches (= limace de mer)

Emb. Mollusques : Gastéropodes Pulmonés Conquête du milieu terrestre = Respiration pulmomée (limaces, escargots) Poumon = cavité palléale richement vascularisée + pneumostome Retour à la vie aquatique pour certains (limnées, planorbes) pneumostome pneumostome Cepea sp. Arion rufus Pas de poumon chez Ancylus Planorbarius sp. Limnea truncatula

Emb. Mollusques : Lamellibranches (bivalves) Coquille formée de 2 valves et aplatie latéralement Tête absente et perte de la radula Pied fouisseur réduit ou absent Branchies = respiration + alimentation Siphon inhalant et exhalant Arrière Avant exhalant inhalant Moules sauvages fixées au substrat grâce au byssus

Emb. Mollusques : Scaphopodes Coquille cylindrique percée de 2 orifices Pied fouisseur contractile Tentacules sécréteurs agglutinant les proies Marins uniquement enfouis dans le sable Les Dentales

Emb. Mollusques : Céphalopodes Pied muni de tentacules vers l avant Bouche munie d un bec de perroquet Tête distincte de la masse viscérale Processus de cérébralisation Cavité palléale Calmar géant: Architeutis sp Une légende devenue réalité!!!. Pièces cornées en forme de bec

Arbre phylogénétique simplifié des principaux embranchements de Métazoaires CHORDES ROTIFERES PLATHELMINTHES MOLLUSQUES ANNELIDES BRYOZOAIRES NEMATODES ARTHROPODES ECHINODERMES Lophotrochozoaires Protostomiens Ecdysozoaires Deutérostomiens CNIDAIRES CTENOPHORES PORIFERES Bilatériens Métazoaires Eumétazoaires

Emb. Bryozoaires = Ectoproctes Etymo : Gr bryon (mousse) zoe (animal) 4500 esp. ektôs (en dehors) proctôs (anus) Triploblastiques coelomates (rien à voir avec les cnidaires) Vivent dans loges successives formant des colonies Zoïde généré par bourgeonnement d 1 seul individu Marins ou dulcicoles Lophophore rétractile

tentacule urticant armé de cnidocytes une seule ouverture tentacule cilié non urticant bouche anus Mésoglée (gelée) ectoderme Muscle (mésoderme) cavité digestive endoderme Plan d organisation d un Cnidaire Plan d organisation d un Bryozoaire

Emb. Bryozoaires = Ectoproctes muscles rétracteurs Le corps du zoïde est abrité dans une boite chitineuse ou chitino-calcaire