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Les cœlomates sont des animaux qui possèdent des cavités corporelles internes, ou cœlomes. Les humains sont des cœlomates, puisque nous avons une cavité abdominale contenant les organes digestifs, une partie des organes excréteurs et reproducteurs, et une cavité thoracique qui contient le cœur et les poumons, Les cœlomates forment également une variété de squelettes internes et externes. Les squelettes externes et les cœloms sont apparus à l’époque cambrienne-ordovicienne.

Ces squelettes offrent plusieurs avantages à leurs producteurs :

1. Sécrétion d’une enveloppe minérale qui permettait à l’animal d’utiliser la coquille comme dépôt de minéraux.

2. Protection contre le dessèchement dans la zone intertidale lors des marées basses.

3. protection contre les prédateurs.

4. Sites d’ancrage des attaches musculaires, offrant de nouveaux schémas de locomotion et une force accrue.

Les protostomes (mollusques, annélides et arthropodes) – se développent de telle sorte que la première ouverture de l’embryon est la bouche (protostome = première bouche). Les protostomes sont symétriques bilatéralement, possèdent trois couches germinales, le niveau d’organisation organe, le plan corporel tube-dans-un-tube et un véritable cœlome.

Le cœlome, une cavité corporelle entre le tube digestif et la paroi du corps entièrement tapissée de mésoderme permet au système digestif et à la paroi du corps de se déplacer indépendamment. De ce fait, les organes internes peuvent être plus complexes. Le fluide coelomique aide à la respiration et à la circulation en diffusant les nutriments, et à l’excrétion en accumulant les déchets.

Ce fluide fonctionne à la place de plusieurs systèmes d’organes chez les animaux supérieurs. Le cœlome peut servir de zone de stockage pour les œufs et les spermatozoïdes, facilitant le développement de ces gamètes dans le corps de l’animal. Le liquide cœlomique protège les organes internes et sert également de squelette hydrostatique. Les protostomes développent leur embryon par clivage en spirale.

Les deutérostomes (comme l’illustrent les échinodermes et les chordés) développent d’abord l’anus, puis la bouche à l’autre extrémité de l’embryon.

Les deutérostomes sont des animaux cœlomates présentant ces caractéristiques embryologiques :

i. Clivage radial dans la division cellulaire embryonnaire- les cellules filles se placent sur le dessus des cellules précédentes.

ii. Le destin des cellules est indéterminé ; si les cellules embryonnaires sont séparées, chacune se développe en un organisme complet.

iii. Le blastopore est associé à l’anus, et la deuxième ouverture embryonnaire est associée à la bouche.

Phylum Echinodermata :

Il existe 6000 espèces d’échinodermes ; toutes les espèces existantes sont marines. L’embranchement Echinodermata comprend les oursins, les étoiles de mer, les concombres de mer et les étoiles de mer. La plupart des adultes ont une symétrie radiale, tandis que leurs larves ont une symétrie bilatérale.

Les échinodermes ont un endosquelette constitué de plaques calcaires portant des épines. La symétrie radiale semble être un avantage pour les échinodermes vivant principalement sur le fond, qui peuvent ainsi se nourrir dans toutes les directions. Les échinodermes adultes n’ont pas de cerveau. Les membres de l’embranchement possèdent un système vasculaire aquatique qui alimente leur multitude de pieds tubulaires.

Il existe plusieurs classes taxonomiques d’échinodermes plus ou moins familières au grand public.

Ils sont :

i. La classe des Crinoidea :

La classe Crinoidea comprend environ 600 espèces de crinoïdes, les « lys » de mer à tige et les étoiles à plumes mobiles. Leurs bras ramifiés servent à se nourrir par filtration et donnent aux animaux une apparence de fleur ou de plante (d’où le terme de lys de mer). Les tiges de crinoïdes et les têtes de blastoïdes sont des fossiles courants dans certaines régions d’Amérique du Nord.

ii. La classe des Holothuroidea :

La classe Holothuroidea compte 1 500 espèces de concombres de mer. Les holothuroïdés ont un long corps coriace, et se nourrissent grâce à des tentacules situés autour de leur bouche.

iii. La classe des Echinoidea :

Les scientifiques placent généralement environ 950 espèces d’oursins et de dollars de sable dans la classe des Echinoidea. Les oursins et les dollars de sable ont tous deux des épines qu’ils utilisent pour la locomotion, la défense et l’enfouissement. Les oursins ont des épines longues et émoussées. Les dollars des sables sont aplatis avec un motif en forme de fleur à cinq parties de pores pour les projections de la peau.

iv. La classe des Ophiuroidea :

La classe Ophiuroidea comprend environ 2 000 espèces d’ophiures. Les ophiures possèdent un disque central à partir duquel rayonnent de longs bras flexibles. Ces longs bras leur permettent de se déplacer rapidement.

v. La classe des astéroïdes :

La classe Asteroidea contient environ 1 500 espèces d’étoiles de mer (communément appelées étoiles de mer). La plupart des étoiles de mer ont un corps aplati dorso-ventralement. Les étoiles de mer ont un disque central auquel sont attachés cinq, ou un multiple de cinq, bras robustes. Les étoiles de mer sont communes le long des côtes rocheuses où elles mangent des palourdes, des huîtres et d’autres bivalves.

Le corps à cinq rayons possède un côté oral (bouche) et aboral (supérieur). Les épines dépassent de la plaque endosquelettique à travers le fin derme. Des pédicellaires en forme de pince maintiennent la surface exempte de particules. Les échanges gazeux sont effectués par des branchies cutanées. Sur la surface buccale, chaque bras possède une rainure tapissée de pieds tubulaires.

Une étoile de mer se nourrit en éversant son estomac. Elle se positionne au-dessus d’un bivalve et fixe des pieds tubulaires de chaque côté de la coquille. En faisant fonctionner les pieds tubulaires de manière alternée, elle ouvre la coquille. Seule une petite fente est nécessaire pour insérer son estomac cardiaque dans la proie. Les enzymes de l’estomac commencent à digérer le bivalve alors qu’il essaie de fermer sa coquille.

Les aliments partiellement digérés sont ensuite amenés dans l’estomac pylorique pour une digestion complète. Un intestin court s’ouvre au niveau de l’anus du côté aboral. Chaque bras possède un coelome bien développé contenant une paire de glandes digestives et des gonades mâles ou femelles. Le système nerveux est constitué d’un anneau central et de nerfs radiaux dans chaque bras. Un oculus sensible à la lumière se trouve à l’extrémité de chaque bras, facilitant des réponses coordonnées mais lentes.

La locomotion dépend du système vasculaire de l’eau. L’eau entre du côté aboral par la plaque criblée, qui est également connue sous le nom de madréporite. L’eau passe par un canal de pierre vers un canal annulaire et dans les canaux radiaux de chaque bras.

Les canaux radiaux alimentent des canaux latéraux qui s’étendent dans des pieds tubulaires, dont chacun possède une ampoule. La contraction d’une ampoule force l’eau dans le pied tubulaire, le dilatant ; lorsque le pied touche une surface, le centre se retire formant une succion et adhérant aux surfaces.

Les échinodermes ne disposent pas de systèmes respiratoire, excréteur et circulatoire complexes. Les fluides au sein de la cavité coelomique assurent la fonction de diffusion des substances et des gaz. Les échanges gazeux se font à travers les branchies cutanées et les pieds tubulaires. Les déchets azotés diffusent à travers le fluide coelomique et la paroi corporelle. Les cils sur le péritoine qui tapisse le cœlome maintiennent le fluide cœlomique en mouvement.

Les étoiles de mer se reproduisent à la fois sexuellement et asexuellement. Si le corps est fragmenté, chaque fragment peut régénérer un animal entier. Les étoiles de mer frayent et libèrent soit des œufs, soit des spermatozoïdes en même temps. Les larves bilatérales subissent une métamorphose pour devenir un adulte à symétrie radiale.

Phylum Hemichordata :

Le phylum Hemichordata comprend environ 90 espèces de vers à gland. Certains vers à gland vivant sur les vasières de marée ont un proboscis, un collier et une trompe. La corde nerveuse dorsale du collier et du tronc ressemble à la corde nerveuse des chordés. Le pharynx situé sous le collet est doté de fentes branchiales. La larve des hémichordés ressemble à la larve des échinodermes.

Ces faits amènent certains scientifiques à penser que les échinodermes et les hémichordés ont un ancêtre commun et que les hémichordés et les chordés sont apparentés par un ancêtre commun.

Les hémichordés sont classés en trois classes, deux ayant des membres vivants, une ne comprenant que des formes fossiles. Les Enteropneusta comprennent les vers à gland ; les Pterobranchia comprennent 20 espèces de vers coloniaux vivant sur le fond. Le groupe fossile (éteint), les Graptolithina (graptolites), sont des fossiles courants de l’Ordovicien et du Silurien. Ils ont récemment été placés dans ce phylum.

Phylum Chordata:

Le phylum Chordata comprend environ 45 000 espèces qui occupent presque tous les environnements.

Tous les chordés, à un moment donné de leur histoire de vie, ont :

I. Une notocorde – une tige de soutien dorsale située juste en dessous de la moelle épinière ; elle fournit un support et est remplacée par la colonne vertébrale chez les vertébrés.

II. Une moelle nerveuse creuse dorsale- un canal rempli de liquide ; la moelle épinière est protégée par des vertèbres.

III. Des poches branchiales pharyngées- des ouvertures qui fonctionnent dans l’alimentation, les échanges gazeux, ou les deux.

Ces caractéristiques ne sont observées que pendant le développement embryonnaire chez la plupart des vertébrés. Tous les chordés ne sont pas des vertébrés. Chez les chordés invertébrés, les poissons et les larves d’amphibiens, les poches branchiales pharyngées deviennent des branchies fonctionnelles.

Les vertébrés terrestres voient leurs poches modifiées à diverses fins ; chez l’homme, les premières poches deviennent les tubes auditifs, les secondes deviennent des amygdales, et les troisième et quatrième paires deviennent le thymus et les glandes parathyroïdes.

La plupart des chordés ont un squelette interne contre lequel travaillent les muscles. La plupart ont une queue post anale qui s’étend au-delà de l’anus ; chez certains (comme l’homme), elle peut n’apparaître que chez les embryons.

L’origine évolutive des chordés reste un mystère, bien que la biochimie et l’embryologie comparative indiquent que les échinodermes et les chordés partagent un ancêtre commun. Bien que peu nombreuses, les découvertes de fossiles du Cambrien, suggèrent que les chordés étaient présents dans les dépôts des schistes de Burgess.

Les chordés invertébrés :

Tous les chordés ne sont pas des vertébrés. Certains chordés sont des invertébrés, dépourvus de colonne vertébrale. Chez ces chordés invertébrés, la notocorde persiste et n’est jamais remplacée par la colonne vertébrale.

i. Le sous-phylum Urochordata :

Le sous-phylum Urochordata contient 1 250 espèces de tuniciers qui possèdent des fentes branchiales. Les adultes ont un corps composé d’une tunique externe avec un siphon incurrent et excurrent. Lorsqu’ils sont dérangés, les tuniciers ont tendance à faire jaillir de l’eau. L’eau passe dans un pharynx et sort par de nombreuses fentes branchiales, la seule caractéristique des chordés qui subsiste chez les adultes.

Des particules microscopiques adhèrent à une sécrétion muqueuse dans le pharynx et sont mangées. Les larves sont symétriques bilatéralement et possèdent les trois caractéristiques des chordés. La larve de l’ascidie se métamorphose en adulte sessile. Le battement de nombreux cils tapissant l’intérieur du pharynx crée un courant pour faire circuler l’eau dans une ascidie.

Certains suggèrent que les larves sont devenues sexuellement matures sans développer les caractéristiques de l’ascidie ; ainsi, une larve urochordée était ancestrale aux vertébrés ; ou une larve céphalochordée peut avoir été ancestrale aux vertébrés.

ii. Le sous-phylum des céphalochordés :

Les lancettes présentent trois caractéristiques de chordés. Les 23 espèces de lancettes appartiennent au genre Branchiostoma dans le sous-phylum Cephalochordata. Leur corps allongé, en forme de lancette, ressemble à la lancette, un couteau chirurgical à deux tranchants. Ils habitent les eaux côtières peu profondes ; ils se trouvent partiellement enfouis dans les substrats sableux et se nourrissent par filtration.

Les lancettes se nourrissent de particules microscopiques filtrées à partir du flux constant d’eau qui entre par la bouche et sort par les fentes branchiales dans un atrium qui s’ouvre au niveau de l’atriopore. Les lançons conservent les trois caractéristiques des chordés à l’âge adulte. La notocorde s’étend de la tête à la queue, d’où le nom de « Cephalochordata ». Les lancettes ont des muscles segmentés et leur cordon nerveux creux dorsal possède des branches périodiques.

Les chordés vertébrés :

Les vertébrés comprennent un grand groupe de chordés, et sont subdivisés en sept classes (3 classes de poissons, amphibiens, reptiles, oiseaux et mammifères). Les vertébrés ont un squelette interne de cartilage ou d’os, avec des vertèbres entourant le cordon nerveux dorsal.

Sous-embranchement des vertébrés :

Le sous-phylum Vertebrata comprend environ 43 700 espèces d’animaux dotés d’une colonne vertébrale. Les vertébrés présentent les trois caractéristiques des chordés à un moment donné de leur vie. La notocorde embryonnaire est remplacée par une colonne vertébrale chez l’adulte. La colonne vertébrale est constituée de segments durs individuels (vertèbres) entourant le cordon nerveux creux dorsal.

Le cordon nerveux est la seule caractéristique chordée présente dans la phase adulte de tous les vertébrés. La colonne vertébrale, qui fait partie d’un endosquelette flexible mais solide, est la preuve que les vertébrés sont segmentés. Le squelette des vertébrés est un tissu vivant (soit du cartilage, soit de l’os) qui se développe au fur et à mesure que l’animal grandit.

L’endosquelette et les muscles forment un système organique (le système musculo-squelettique) qui permet des mouvements rapides et efficaces. Les nageoires pectorales et pelviennes des poissons ont évolué en appendices articulés qui ont permis aux vertébrés de se déplacer sur la terre ferme. Le crâne, composant le plus antérieur de l’axe principal de l’endosquelette des vertébrés, renferme le cerveau.

Le haut degré de céphalisation des vertébrés s’accompagne d’organes sensoriels complexes concentrés dans la région de la tête. Les yeux se sont développés comme des excroissances du cerveau. Les oreilles étaient des dispositifs d’équilibre chez les vertébrés aquatiques qui fonctionnent comme des récepteurs d’ondes sonores chez les vertébrés terrestres.

Les vertébrés ont un système digestif complet et un grand cœlome. Leur système circulatoire est fermé, les pigments respiratoires étant contenus dans les vaisseaux sanguins. Les échanges gazeux sont efficacement réalisés par les branchies, les poumons et, dans quelques cas, la peau humide. Les reins sont efficaces pour l’excrétion des déchets azotés et la régulation de l’eau. La reproduction est généralement sexuée avec des sexes séparés.