Cours 2 L’exploration de nouveaux concepts … Les Porifères, les Cnidaires

Opistochontes Caractéristiques morpho / physiologiques - Ils ont la capacité de synthétiser de la chitine - Ils stockent leurs réserves sous forme de glycogène - Les cellules flagellées de ces organismes sont propulsées (et non tractées) par le flagelle (opistho = derrière et chonte = flagelle). Caractéristiques génétiques - Le facteur d'élongation de la traduction eEF1A qui est une des protéines les plus conservée, possède une insertion de 11 acides aminés absente chez les autres Eucaryotes - La thymidylate synthétase et la dihydrofolate réductase sont deux enzymes séparées alors qu'ils sont fusionnés chez tous les autres Eucaryotes - Dans la mitochondrie, UGA spécifie « tryptophane » au lieu de « stop »

Animal - Organisme multicellulaire - hétérotrophe - sans paroi cellulaire - réserves d’hydrate de carbone sous forme de glycogène - tissus nerveux et musculaires - pourvu d’une certaine mobilité (stade larvaire ou adulte)

Embranchement Choanoflagellata « Cellules à collerette » Organisme unicellulaire, solitaire ou coloniaux, dulcicoles ou marins, mais généralement fixé au substrat - 150 espèces - Un seul flagelle Collerette de microtubules entourant le flagelle et servant à filtrer les micro-organismes (nourriture) - Enveloppe de silice (lorica) chez certaines espèces (protection) - Division par mitose (peu connu)

Collerette de microtubules

Ils sont les véritables « Protozoaires » … Animaux bilatéraux Les analyses moléculaires ont confirmé la proche parenté des Choanoflagellata avec les animaux Ils sont les véritables « Protozoaires »

(A) (B) (C) Les choanoflagellés (A) sont semblables à certaines cellules retrouvées chez les Métazoaires : choanocytes des Porifères (B), cellules flammes des Plathelmynthes. Chez certains choanoflagellés coloniaux comme Proterospongia (C), les cellules démontrent un certain degré de différentiation durant une portion de leur cycle vital (définition d’Animaux !!!)

Choanocytes des Porifères Cellules flammes des Plathelmynthes

L’exploration de nouveaux concepts …

Embranchement des Porifera « qui portent des pores » Les fossiles des éponges sont les plus anciens parmi les animaux et datent du précambrien (> 600 millions d’années) - Environ 5 000 espèces vivantes - Majoritairement marines, épibenthiques et sestonophages (filtreurs) - Absence de bouche. Caractérisés par un système unique d’alimentation où l’entrée de la nourriture se fait par les milliers de pores - Peuvent filtrer jusqu’à 1 200 fois le volume de leur corps par jour

La nourriture est filtrée par les cellules à colerette (choanocytes) La taille de la nourriture est limitée : de 0,1 um (espace entre les microtubles des choanocytes) à 50 um (diamètre des pores) et est composée de matière organique, particules alimentaires et micro-organismes en suspension dans l’eau - Digestion intracellulaire

Innovations La spécialisation des cellules distingue les Porifères d’une colonie de protistes Pinacoderme : cellules de surface (extérieure). Pinacocytes ou syncytium trabéculaire. Choanoderme : choanocytes ou choanosyncytium (intérieure) Mésenchyme : matrice protéinique (gelée de collagène) entre les couches de cellules du pinacoderme et du choanoderme. Contient les archaeocytes, les sclérocytes et les spicules.

Cellules des éponges Pinacocytes : cellules aplaties formant l’épiderme des éponges. Choanocytes : tapissent l’intérieur des éponges. Flagelle centrale entouré d’un collet de microtubules. Semblables aux choanoflagellés. Les battements du flagelle POMPENT l’eau. Le collet filtre et retient les particules alimentaires. Archaeocytes : cellules amiboïdes totipotentes, pouvant se différentier en tout autre types de cellules (y compris gamètes). Libres dans le mésenchyme. Ingèrent et transportent la nourriture vers les autre cellules. Sclérocytes ou spongocytes : sécrètent les spicules ou la spongine Porocytes : entourent les canaux (pores) et régulent le débit de l’eau

Archaeocytes Choanocytes Pinacocytes spicule et sclérocytes Porocytes Ostioles Atrium Oscule

Porifera Pas de système respiratoire ou excréteur, la circulation de l’eau assure ces fonctions Absence de tissus, d’organes, de système sensoriel, nerveux, musculaire, de gonades Asymétrique ou parfois à symétrie radiaire Support assuré par un squelette interne formé de spicules Les éponges peuvent atteindre de grande taille malgré leur simplicité morphologique grâce à leur mince couche de cellules externe et interne et au mésenchyme partiellement acellulaire

Reproduction Toutes les éponges peuvent se reproduire de façon sexuée (la plupart des éponges sont hermaphrodites) et asexuée (fragmentation, bourgeonnement ou par gemmule). Chez les éponges, il n’y a pas de gonades. Les spermatozoïdes proviennent de la transformation des choanocytes et les œufs proviennent des archéocytes (ou des choanocytes chez certaines espèces). Gemmule : masse d’archéocytes protégée par une capsule de chitine. Produite en condition difficile par les éponges d’eau douce (surtout).

Regénération et fusion Le plus grand potentiel de régénération du règne animal Expérience de Wilson (1907) Après avoir réduit une éponge au niveau quasi-cellulaire, on constate que celles-ci se refusionnent et redonnent des individus complets et semblables à l’individu de départ Chez certaines espèces, des individus d’une même colonie (clones) fusionnent ensemble, mais jamais avec des individus d’autres colonies.

Architecture et canalisations asconoïde leuconoïde choanocytes syconoïde

Spicules et spongine

Classe Hexactinellida Le plus ancien groupe d’éponges 450 espèces Spicules de silice de six rayons à angles droits, souvent unies pour former une charpente squelettique Il n’y pas de pinacoderme (remplacé par un syncytium trabéculaire), ni de choanoderme (remplacé par un choanosyncytium d’où bourgeonnent des structures semblables à des choanocytes) Majoritairement de type sycon Marins, en eaux profondes (abyssales) Taille : 10-30 cm

Classe Calcarea Environ 500 espèces Spicules de carbonate de calcium (CaCO3) à 1, 3 ou 4 rayons De type ascon, sycon (50%) et leucon Marins, en eaux peu profondes (littorales) Taille : < 10 cm

Classe Demospongia La classe la plus diverse avec 5 000 espèces (90% des Porifera) incluant les éponges carnivores Spicules de silices de 1 ou 4 rayons, pas à angles droits. Toutefois, la moitié des Demospongia ne possède pas de spicules inorganiques, mais plutôt des fibres de spongine Majoritairement de type leucon (98%) Eaux douces (150 espèces), plaines abyssales… Taille : jusqu’à 2 mètres

Asbestopluma Mode d’alimentation proche de celui des Cnidaires: capture passive de proies vivantes. Ces éponges sont trouvées dans des environnements pauvres en nutriments. Classe des Demospongia

Embranchement Cnidaria - Les « irritants » - 9 700 espèces, majoritairement marines - Carnivores - Symétrie radiaire (4, 6 ou 8, jamais 5) ou biradiaire Présence d’une bouche (ouverture unique) entourée de tentacules (capture des proies). La bouche définit le pôle oral, l’autre extrémité est désignée pôle aboral. Cavité gastro-vasculaire: digestion extracellulaire à l’aide d’enzymes et intracellulaire et permet l’ingestion d’une vaste gamme de taille de proies

Diploblastique Ectoderme (épiderme) (mésenchyme acellulaire) Endoderme (gastroderme) (cavité gastrique) Formation de deux véritables feuillets embryonnaires durant le développement du zygote, donnant naissance à de nombreux types de cellules. - ectoderme (épiderme) - endoderme (gastroderme)

méduse polype épiderme mésenchyme gastroderme cavité gastrique tentacules méduse polype Deux formes structurellement identiques (bouche entourée de tentacules et débouchant sur une cavité gastrique) mais représentant des modes de vie différents : - méduse : forme planctonique ou pleustonique - polype : forme benthique fixée

Innovations - Présence de véritables tissus et systèmes - Présence de muscles et d’un système nerveux « sommaire » (cellules nerveuses, mais système diffus, sans cerveau) - Système sensoriel : - récepteur de lumière (ocelles) - organe d’équilibre chez les méduses (statocyste) - Pas encore de système respiratoire, excréteur, circulatoire (pas besoin à cause de la présence des cellules à la surface du corps) statocyste

Nématoblastes cnidocyste cnidocil - Nématoblastes (cnidoblastes): cellules contenant un nématocyste, situées sur l’épiderme, le gastroderme et les tentacules. Cellules uniques aux Cnidaires, pour la défense et la capture des proies - Nématocyste (cnidocyste): capsule de chitine contenant un filament - Cnidocil : dispositif déclanchant l’expulsion du cnidocyste

Cycle vital POLYPE MÉDUSE Asexué 2 Asexué 1 sexué 3 sexué 1 Sexué 2 1- Hydre, Anthozoaire 2- Hydrozoaire, Scyphozoaire 3- Cubozoaire (???)

Classe Hydrozoa - 3 000 espèces - Alternance de stade polype et méduse (facultatif) - Méduse avec velum (membrane refermant partiellement la cloche de la méduse et aidant à la propulsion ) - 4 canaux radiaires, gonades situées sur ces canaux Polype sans cloison Hydra (polype seulement), Obelia, Physalia

Hydra Nématocyte déchargé tentacule tentacule bouche bouche bourgeon disque pédieux

Cnidaria; Hydroméduse estomac Canal radiaire manubrium Canal circulaire gonade bras oraux velum bouche tentacule

Obelia; Hydrozoa Méduse (sexuée) Gonange planule Hydranthe polype (asexuée)

Siphonophores Groupe particulier d’Hydrozoaires (175 espèces), formé d’une colonie d’individus différenciés, de type méduse (pneumatophore) et polype (dactylozoïde, gastrozoïde, gonozoïde) Tous les individus d’une colonie proviennent d’un seul et unique zygote - Parmi les plus grands animaux du monde actuel (jusqu’à 40 mètres)

Siphonophores Gonozooïde: Polype reproducteur Gastrozooïde: polype nourricier qui digère les proies Dactylozooïde: Polype chargé de nématocystes pour la capture des proies

Classe Scyphozoa - 200 espèces marines - Grandes méduses, sans velum - Stade polype souvent absent (ou inconnu) - Symétrie 8-mère - Aurelia, Rhizostoma

Aurelia; Scyphozoa Méduse (sexuée) planule éphyre Scyphi- stoma Strobile (asexuée)

Classe Cubozoa - Exclusivement marines - Méduse de forme cubique, avec tentacule(s) au 4 coins (symétrie 4x) - Méduse sans velum, mais avec velarium (membrane semblable au velum mais de nature différente) - Pedalium : applatissement à la base des tentacules - Stade polype souvent absent (plutôt inconnu) - Prédateurs carnivores très voraces - Carybdea; Chironex

La guêpe de mer (Chironex sp La guêpe de mer (Chironex sp.) possède un corps d’environ 25 cm mais des tentacules de plus de 3 mètres. Leur venim peut tuer un humain en quelques minutes ! Vivant en Australie, c’est l’animal causant le plus grand nombre de décès annuellement.

Classe Anthozoa - 6 500 espèces - Anémones, coraux - Stade méduse toujours absent - Symétrie radiaire ou biradiaire - Cavité gastrique avec cloisons (mésentéries) - Solitaire ou coloniale

disque oral bouche tentacules pharynx septum complet septum incomplet disque pédieux gonades aconties

Classe Anthozoa 2 sous-classes majeures Hexacorallia (vrais coraux, anémones) Symétrie radiaire à 6x-mère 6x tentacules simples, 6x mésentéries Metridium, Tealia, Acropora, Anthopleura, Fungia Octocorallia (plume de mer, gorgones, éventail de mer) Symétrie radiaire à 8-mère 8 tentacules pinnées, 8x mésentéries Alcyonium, Gorgonia, Tubipora

Hexacorallia Tentacules simples Octocorallia Tentacules pinnées

Récifs coralliens Les récifs coralliens couvrent 0,2% du fond des océans, 617 000 km2 de zones côtières de moins de 30 m de profond. Rassemble environ 25% des espèces marines. Près de 5 000 espèces de poissons y ont été identifiées, et plus de 2 500 espèces de coraux, dont 1 000 espèces participent à la construction des récifs (Hexacorallia).

Récifs coralliens Les seuls animaux à pouvoir modifier considérablement la géomorphologie de leur environnement.

Myxozoa (situation taxonomique incertaine) - 1 250 espèces parasites, formant des spores - Formé de quelques cellules seulement - Parasites - Anciennement groupés avec les Apicomplexa dans le groupe des Protistes. - Sont cependant des véritables « animaux » complètement « dégénérés » ou plutôt adaptés à leur mode de vie parasite. - Étroitement apparentés aux Cnidaria - Possèdent une capsule polaire semblable aux nématocystes et servant à s’accrocher à leurs hôtes.

Embranchement Ctenophora « Les porteurs de peignes » 100 espèces marines planctoniques Symétrie radiale Ressemblent aux Cnidaires, mais en fait pas du tout !

Ctenophora - Triploblastique - Hermaphrodite simultané - Les œufs se développent directement en cténophores miniatures (pas de larves) appelés cydippides - Prédateurs du zooplancton et des larves de poissons, qu’ils capturent à l’aide de tentacules portant des colloblastes (sans nématocystes) - Ils possèdent une bouche ET un anus. Le rejet des fèces se fait par la bouche (comme Cnidaires), l’anus servant à l’excrétion des déchets métaboliques - Bioluminescence (réaction chimique produisant de la lumière, plutôt que de la chaleur)

Ctenophora

colloblaste Colloblastes: les proies sont engluées sur le colloblaste