Evolution du système circulatoire 2BIDF07 08
Au delà du rôle des différentes structures qui composent le système circulatoire, vous devez exposer la tendance évolutive ; quelles sont les étapes clés, les adaptations et modifications et dans quel ordre sont-elles apparues ? Ensuite vous pourrez expliquer vers quoi tends le système circulatoire.
1.Pourquoi les systèmes circulatoires existent-ils?
Le système circulatoire permet de transporter les différents éléments essentiels à la vie partout dans l'organisme.
2.Quels sont les différents types de système circulatoire?
Il existe deux types de système circulatoire: le système clos et le système ouvert.
2.1. Qu'est-ce qui caractérise le système circulatoire ouvert?
Chez de nombreux animaux le sang est mis en mouvement par le cœur qui l'envoie dans des vaisseaux sanguins. Chez la plupart des invertébrés, comme les insectes et les mollusques, les vaisseaux sanguins sont peu nombreux (ou absents) et ouverts. Le sang s'écoule librement dans le milieu interstitiel (espace vide appelé sinus) et alimente directement les tissus. Il est propulsé le long du vaisseau dorsal. On parle alors de système circulatoire ouvert. Il n'y a pas de distinctions entre le milieu interstitiel et le sang, le liquide s'appelle hémolymphe.
2.2. Qu'est-ce qui caractérise le système circulatoire clos?
Chez les vertébrés, le sang quitte le cœur par des vaisseaux et les artères, qui supportent la pression sanguine, provoquée par le muscle cardiaque. Elles se ramifient ensuite en vaisseaux capillaires fins et à parois minces qui atteignent tous les tissus et permettent les différents échanges. Les capillaires se rassemblent en veines qui reconduisent le sang au cœur. Lorsque le sang circule dans des vaisseaux, on parle de système circulatoire clos. A l'extérieur des vaisseaux sanguins on ne trouve pas de sang mais un liquide transparent, appelé liquide interstitiel ou lymphe.
Un système circulatoire clos est plus performant qu'un système ouvert car les transports de substances y sont plus rapides.
3. Quels sont les animaux qui ont un système circulatoire et quels sont ceux qui n'en ont pas?
Cela dépend du rapport entre le volume et la surface de l'animal. Ceux qui n'en possèdent pas distribuent les nutriments et les gaz par simple diffusion.
3.1. Invertébrés
Parmi les invertébrés, certains en ont, d'autres pas.
3.1.1. Eponges
La circulation chez les spongiaires est la plus simple et aussi la plus ancienne. Les cellules qui recouvrent les éponges, possèdent des cils qui font circuler l'eau dans toute l'éponge grâce aux pores. L'eau permet une diffusion de l'oxygène et des aliments dans tout l'organisme. Des cellules creuses, les porocytes, permettent à l'eau de circuler dans l'éponge. Dans les types les plus simples, les porocytes mettent en communication la cavité interne avec l’extérieur. Dans les types plus complexes, les orifices inhalants permettent l'entrée de l'eau qui arrive ensuite dans les porocytes. La multitude de pores permet à l’eau de traverser les différents tissus cellulaires. L’eau est ainsi filtrée puis évacuée.
3.1.2. Cnidaires
Les Cnidaires n'ont pas de système circulatoire.
3.1.3. Mollusques
La circulation est incomplète et lacunaire. De courtes artères partent du cœur, mais il n'y a pas de veines, ni de capillaires. Le sang est n'a pas de couleur, ou est alors très légèrement coloré.
3.1.4. Echinodermes
Leur système vasculaire est réduit et ouvert. Ils disposent d'un système aquifère qui assure quelques-unes des fonctions du sang et quelques autres comme les échanges gazeux, la locomotion et la nutrition.
3.1.5. Vers
Il existe plusieurs types de vers. Certains ont un système circulatoire, d'autres n'en ont pas. Les vers parasites n'en possèdent dans la plus part des cas pas, et les autres, en général en possèdent un.
3.1.6. Arthropodes
L'appareil circulatoire des arthropodes ne possède ni capillaires, ni veines. Les artères sont elles-mêmes réduites. Le cœur est situé du côté du dos. Le sang est incolore ou légèrement bleuté, et ne contient que des globules blancs.
3.2. Vertébrés
Tous les vertébrés ont un système circulatoire. Les 3 principales fonctions de celui-ci sont le transport, la réglementation et la protection.
3.2.1 Les poissons
Le système circulatoire des poissons est simple. Le cœur reçoit du sang pauvre en oxygène provenant du corps. Le ventricule envoie ce sang dans les capillaires branchiaux, où ont lieu les échanges gazeux entre l'eau et le sang. Le sang chargé d'oxygène est recueilli par l'aorte dorsale puis distribué à tous les organes.
3.2.2. Les amphibiens
Le système circulatoire des amphibiens est différent entre les larves et les adultes, puisqu'ils passent de la vie aquatique (avec respiration branchiale) à la vie terrestre (avec respiration pulmonaire). Le système circulatoire des larves est semblable à celui des poissons. Les amphibiens adultes ont un cœur à trois cavités. Le ventricule envoie du sang vers les poumons par les artères pulmonaires. Le sang chargé d'oxygène regagne le cœur par les veines pulmonaires. L'oreillette gauche envoie le sang dans le ventricule qui l'expulse vers l'aorte, puis vers le reste du corps. Dans le seul ventricule, le sang oxygéné se mêle au sang riche en gaz carbonique.
3.2.3. Les reptiles
A part le crocodile qui possède un cœur à quatre cavités, les reptiles possèdent un cœur à trois cavités, mais le sang s'y mélange peu, car le ventricule dispose d'une cloison musculaire partielle.
3.2.4. Les oiseaux et les mammifères.
Les oiseaux et les mammifères sont des animaux dont la température est constante, ce qu'il leur permet de vivre dans des conditions de froid ou de chaleur extrême. Cette propriété est due en partie à leur système circulatoire, plus développé que celui des autres vertébrés. La séparation entre les deux ventricules est complète, le cœur possède donc quatre cavités. Les organes peuvent être alimentés par du sang bien oxygéné.
4. Comment évolue le système circulatoire?
Voilà leur coeur du problème... un début qui demandera encore des approfondissement conséquents! Comme les animaux évoluent ( leur taille augmente), ils ont besoin d'une circulation et d'une respiration spéciales. Ils doivent avoir des mécanismes plus efficaces pour fournir les éléments nutritifs, l'oxygène aux tissus et pour éliminer les déchets. Les poissons ont développé les branchies ce qui exige une plus grande efficacité des pompes, et donc, le coeur a évolué. L'évolution tend vers une complication du système circulatoire, afin d'optimiser son rendement.
L'apparition d'une circulation sanguine coïncide avec un certain degré de développement de la taille et de la complexité organique. En effet lorsque certains tissus se trouvent éloignés de la surface du corps, leur irrigation avec un appareil circulatoire adéquat devient une nécessité.
Le système circulatoire le plus simple est celui des éponges qui consiste à faire passer de l'eau au travers et en retirer certains éléments. Les poissons ont un système à un circuit. Leur sang est pompé par les capillaires. C'est ce qu'on appelle une circulation simple.
Grâce à un développement des poumons, les amphibiens et la plupart des reptiles ont 2 types de circulations: la circulation pulmonaire ( entre le coeur et les poumons ), et une circulation entre le coeur et le reste du corps. Les amphibiens obtiennent plus d'oxygène grâce à la respiration cutanée.
On tend ensuite vers une complication du système qui nous mène à un système vasculaire ouvert comme par exemple chez les insectes: déjà des organes avec une fonction précise font leur apparition. Puis, pour une meilleure efficacité, on arrive au système clos qui a un bien meilleur rendement: c'est le système le plus complexe qu'on retrouve chez les mammifères entre autres. Les oiseaux, les crocodiles et les mammifères ont 4 chambres dans le coeur avec 2 oreillettes et 2 ventricules. Il n'y a pas de mélange entre le sang oxygéné et le sang non-oxygéné.
Le cycle cardiaque entraîne le système cardio-vasculaire. Il est composé de 2 périodes : la systole ( ventricule contractée ) et la diastole ( ventricule détendue ). Le système circulatoire devient donc de plus en plus complexe.