Acquisition des caractères ostéologiques des tétrapodes PDF

01/10 **Acquisition des caractères ostéologiques des tétrapodes** **Introduction** Avant les vertébrés, l'origine de la planète Terre a 4,5 Ga (milliards d'années). Il faut attendre 3,8 Ga pour avoir les premières traces de vies sur Terre (700 millions d'années). L'origine de la vie vient des pro...

01/10 **Acquisition des caractères ostéologiques des tétrapodes** **Introduction** Avant les vertébrés, l'origine de la planète Terre a 4,5 Ga (milliards d'années). Il faut attendre 3,8 Ga pour avoir les premières traces de vies sur Terre (700 millions d'années). L'origine de la vie vient des procaryotes (avant le noyau) = organisme unicellulaire sans noyau avec un ADN libre dans la cellule. On a une quasi-absence des organites. La reproduction des procaryotes se fait pa scissiparité (multiplication asexuée par division). 3 grandes clades : les eucaryotes et deux clades de procaryotes (les bactéries) avec les eubacterie et les archaebacterie. Les bactéries (eubacterie et archaebacteriese) trouvent partout = ubiquistes. Il y a une grande diversité de métabolisme (bactéries faisant la respiration, faire des métabolismes, survivre dans certaines conditions). Les bactéries sont le groupe dominant en terme biomasse. Les eucaryotes = cellules avec un noyau isolant le matériel génétique dans le cytoplasme et les organites dans la cellule. Apparition de la reproduction sexuée. Les premiers eucaryotes connus sont vers 2,5 Ga. L'apparition des animaux = les métazoaires : organisme eucaryote avec un métazoaire pluricellulaire avec des organismes mobiles et hétérotrophe = capture de la matière organique exogène pour s'alimenter. Ils apparaissent au Précambrien au proterozoïque. Des fossiles de 2,1 Ga ont été trouvé au Gabon, il doit s'agit de restes d'organismes pluri-cellulaire, meme si cette découverte est assez controversée. Les eumétazoaires = vraies métazoaire apparaissent vers 0,6 Ga, avec apparition de tissus cellulaires différenciés avec 2 feuillets embryonnaires (ectoderme et endoderme). il y aurait aussi la présence d'un système nerveux et d'une cavité digestive différenciée (endoderme). La radiation cambrienne (541 Ma - 530 Ma) apparaît au phanérozoïque avec l'apparition d'une diversité d'espèces avec la quasi-totalité des plans d'organisation du règne animal. On a le début de la biominéralisation (les coquilles). Faire des petites recherches supp La pylogénie métazoaire se fait avec un ancêtre commun et ensuite différents groupes = des clades. A la base des métazoaire, le premier groupe qui diffère des autres se sont les prorifera et les cnidaire. Ensuite, les bilatériens (espèces avec un axe de symétrie bilatérale) avec les deuterostomiens (nous). I. Le plan d'organisation primitif Phylogénie des Chordés : le groupe frère des Chordés sont les echninodermata. La notocorde est à la base des Chordés. Les chordés apparaissent au Cambrien en 542 Ma. Les urochordés sont des formes adultes fréquemment fixées, il s'agit de la deuxième clade qui diverge. Ils ont une notocorde et un système nerveux situé sur la face dorsale. Ce sont les premiers animaux avec un système d'olfaction, ressemblant aux nôtres. Les vertébrés à la base de la radiation des vertébrés sont les lamproies, il y a une absence de mâchoire articulé meme si on a une bouche. Elles sont des vertèbres cartilagineuses et partielles. Il s'agit des agnates (composés des lamproies et des mixines). Une organisation métamérique = corps segmenté d'avant en arrière qui a tendance à se répéter. Le chordé primitif est métamérique. 14 MIN On a une transition avec un mode de vie avec plus de mobilité. II. Les adaptations liées à la vie en milieu aquatiques La mobilité est lié à des besoins énergétiques plus grands avec un mode de vie lié à a prédation. On a une développement de la tête avec une augmentation de l'encéphale et donc une augmentation des sens. On a le développement d'un squelette axial et du splanchnocrâne et des dents. Cela est lié à ce nouveau mode de vie. La transition est qu'on passe d'un céphalocordé primitif à un poisson actif avec une mâchoire et des dents. Cette grande transition se fait en 542 Ma. A. Apparition du neurocrâne L'encéphale est assez développé chez es vertébrés avec une différenciation de l'encéphale en 3 parties : le prosencéphale lié à l'odorat, le mésencéphale lié à la vue, et le rhombencéphale lié à l'audition. Les sens sont plus développés au niveau de la tête entraînant un développement du crane, passant de cartilagineux à plus ossifiés pour les vertébrés terrestres donnant naissance à une ébauche de paléocrâne (cartilagineux et incomplet). Le paléocrâne est un plancher ventral est complété en arrière par des régions de la partie occipitale. ECOUTER AUDIO ET REPRENDRE AVEC DIAPO La crête neurale est dorsale à la notocorde au niveau embryonnaire, elle est à l'origine des os et du cartilage du squelette facial. B. Renforcement du squelette axial Optimisation du système de propulsion avec un squelette axial renforcer pour augmenter la rigidité et l'élasticité, ainsi qu'une amélioration du système des attaches musculaires et de la surface d'insertion musculaires. Chez une lambroie (modèle vertébré ancien) a un manchon cartilagineux autour de la notochorde très développée. Ensuite, il y a la formation des vertèbres en plusieurs pièces cartilagineuses. La notochorde reste le système le plus important pour rigidifier le corps de l'animal, qui sera succédé par la colonne vertébrale. Des myomères = muscles en «zig zag» se trouvent chez l'ensemble des vertébrés. On a donc un développement des muscles. On a une réduction de la chorde, qui est réduite chez la plupart des vertébrés mais restes importantes chez les vertébrés non tétrapodes comme les poissons. Chez les tétrapodes (vertébrés terrestes), on a un reste de notochorde appelé le noyau pulpeux dans le disque inter-vertébral. C. Mise en place du membre ptérygien On a la complexification du système des nageoires. Le développement des nageoires se fait à la base des vertébrés. Cela permet une meilleure mobilité dans l'eau avec un cerveau capable de se déplacer dans les 3 dimensions avec les canaux semi-circulaires. D. Le développement du splanchnocrâne Le os du splanchnocrâne porte la denture. Il s'agit des os de la face, de la mandibule et de l'appareil hyoïdien qui entoure et soutien la cavité buccale. Le stade initial du splanchnocrâne se fait chez les agnathes avec des fentes brachiales et des arcs viscéraux. La partie antérieure des arcs viscéraux va venir former la mâchoire par transformation. Le deuxième arc viscéral, l'os hyoïdien Les 5 autres arcs viscéraux, chez les poissons restent comme soutien des branchies et chez les tétrapodes cela peut régresser ou fusionner et changer de fonction. Le développement des dents est lié au mode de vie actif, l'origine des dents est issue de la pénétration des éléments constitutifs de l'exosquelette dans la cavité buccale. =\> Ce qui définit les vertébrés sont l'apparition de la tete et de la crête neurale, de la colonne vertébrale, puis de la mâchoire, des dents, le début de l'ossification du squelettes chez certains gnathostomiens. III. Les adaptations liées à la vie en milieu terrestre La sortie de l'eau est quand on a le passage des vertébrés types poissons au tétrapodes = ensemble des vertébrés terrestres. Pourquoi il y a une sortie de l'eau ? Plusieurs hypothèses. On parle aussi de la différence entre amphibiens et amniotes. Les tétrapodes sont les premiers vertébrés adoptant un mode de vie terrestre. On a des contraintes physiques très différentes entre le mode de vie terrestre et aquatique, imposant des adaptations anatomiques. Cela crée un nouveau système appendiculaire, respiratoire, une nouvelle audition et manducation, et une modification de squelette viscéral. Les organismes vivant sur terre sont soumis à la pesanteur, alors que dans le milieu aquatique, les organismes utilisent la propulsion. La locomotion du corps de tous les tétrapodes reposent sur le meme plan d'organisation que le membre chiridien, fondé sur un endosquelette incompressible. Cela apparaît déjà chez les vertébrés aquatiques, et ce dès le Dévonien. A. Un nouveau système appendiculaire Un endosquelette important et une attache monobasale chez les sarcoptérygiens. La nageoire est horizontale et assez rapidement avec la sortie de l'eau elle devient transversale. Quand il y a une parasagittalisation du membre chiridien, il y a plusieurs conséquences: il y a une réduction de la partie ventrale des ceintures, une pronation du membre antérieur (supination/pronation). Le membre chiridien est un exemple d'exaptation = modification de la fonction initiale. Exemple : plume d'oiseau = fonction de thermorégulation et conservation de la température dans le corps, puis actuellement fonction pour le vol. B. Un squelette axial adapté Il est de plus en plus rigide pour suspendre le corps et la notochorde va devenir presque inexistante au profit du centrum. Apparition du cou en milieu terrestre avec la ceinture scapulaire qui va progressivement se libérer de la tête afin d'avoir un cou individualisé avec des vertèbres cervicales. Avec la locomotion adapté en milieu terrestre, il y a une articulation ilio-sacrée développé et une ossification en partie ventrale. La différenciation du squelette axial avec différents types de vertèbres : caudales, sacrées, lombaires, thoraciques, cervicales. La locomotion terrestre est liée à cette différenciation du squelette axial. C. Un nouveau système respiratoire Quasi tous les poissons ont une respirations bimodale avec les branchies et le développement d'un poumon avec des alvéoles fonctionnelles, chez les dipneutes et les tétrapodes. Le développement des poumons s'est réalisé avant la sortie des eaux et lié à des environnement aquatiques pauvres en oxygènes avec des assèchements réguliers. Il faut noter que les branchies sont inefficaces à court terme dans l'air. Dans les vertébrés terrestres, on a des spécialisation liés à la respiration avec le développement d'une cage thoracique pour la ventilation. On a le développement d'une troisième cavité au niveau du cœur pour augmenter la pression sanguine entraîne une circulation double chez les rhipidistiens. D. Modification du squelette brachial La disparition des branchies libère les arcs viscéraux de leurs fonctions. Chez l'homme, cela est lié à la production des sons et à la déglutition grâce à l'appareil hyoïdien. E. Une nouvelle audition Elle est différente en milieu terrestre et aquatique. Dans l'eau, le poisson a différents mécanismes détectant les variations de pressions, arrivant sur le corps de l'animal et capté par la vessie natatoire. Puis on a une transmission des ondes sonores vers l'oreille interne. Chez les tétrapodes terrestres, on a le développement d'une nouvelle suspension du splanchnocrâne = suspension autostylistique qui va libérer le hyomandibulaire. Il va alors transmettre les sons du tympan vers l'oreille interne. F. Une nouvelle mandication Développement d'un palais osseux secondaire permettant de mastiquer et de respirer simultanément, et d'une glotte. Il y a une différenciation des dents, globalement les poissons ont des dents simples et similaires les uns ou autres, mais chez un grand groupe de vertébrés ont a des dents différenciées et complexes. Il y a le développement des muscles masticateurs chez les tétrapodes terrestres avec le développement de différentes fosses.