Echinodermes 2BIOS01 08

Qu'est-ce qu'un Échinoderme?

Du grec ekhinos, (Hérisson), et derma, (peau). « peau épineuse »

Les Échinodermes forment un groupe d'animaux primitifs.

Voir Annexe 1

Les Échinodermes sont des animaux exclusivement marins; ils vivent à proximité du fond des mers et océans et ils sont présents à toutes les profondeurs. Ils sont apparus il y a environ 500 millions d'années et ils ont dominé la faune animale il y a 350 millions d'années. Il ne reste qu'environ 6'000 espèces et celles-ci se retrouvent dans 6 des 23 classes contenues dans ce phylum. Les espèces appartenant aux 17 autres classes sont maintenant disparues et ne sont donc connues que par des fossiles.

Les Échinodermes sont des Animaux sessiles ou qui se déplacent lentement. Ils sont caractérisés par le fait que les adultes des échinodermes ont une symétrie radiaire mais leurs larves (jeunes immatures) ont une symétrie bilatérale. Ce caractère régressif leur a permis de s’adapter à un mode de vie sédentaire. C'est aussi chez les échinodermes que l'endosquelette apparaît pour la première fois. Le corps comporte cinq parties et un système aquifère unique en son genre. Ils se ramifient en de multiples pieds dits embulacaires et ils sont capables de régénérer des parties corporelles perdues.

Voir Annexe 2

Comment se développent les Échinodermes?

Les Échinodermes font partie de ce que nous appelons les deutérostomiens. Les deutérostomiens sont des métazoaires (c'est-à-dire des animaux) triploblastique (à trois tissus; ectoderme, endoderme, mésoderme), coelomate (qui possède un coelome, c'est-à-dire une cavité générale donc un système digestif comportant une entrée et une sortie distincte). Ces critères pourraient tout aussi bien s'appliquer aux protostomiens. La différence entre les deux est la destinée du blastopore.

Qu'est-ce qu'un blastopore?

Pour définir cette notion, il faut parler du développement embryonnaire des deutérostomiens et des protostomiens. L'ovule fécondée enchaîne mitose après mitose après mitose pour finalement ralentir son rythme de reproduction. À ce stade, le zygote subit le processus de blastulation; les cellules qui formaient plus tôt une sphère pleine s'éloignent les unes des autres pour former une sphère creuse; c'est le stade de la blastula. Ensuite vient la gastrulation, Il se forme une invagination dans la sphère creuse formant le zygote. À ce moment, nous avons déjà un ectoderme (tissu externe), un endoderme (tissus interne), un mésoderme et un blastocoele (cavité interne qui finira par donner le système digestif). L'ouverture du blastocoele est ce qu'on appelle le blastopore.

Le blastopore est destiné à devenir soit une bouche, soit un anus. Le terme deutérostomien signifie "bouche en deuxième". Notre blastopore devient donc un anus.

Le blastopore, de l'embryon d'un échinoderme, devient l'anus. La bouche est donc une ouverture qui se forme en deuxième (dans l'embryon). C'est pourquoi ceux-ci sont qualifiés de deutérostomiens. Chez les prédécesseurs, la bouche se forme en premier. Ce sont les protostomiens.

Voir Annexes 3, 4 et 5

Quelles sont les principales espèces d'Échinodermes?

On répartit les échinodermes en six classes.

Voir Annexe 6

On distingue :

• Astérides (étoiles de mer):

Les étoiles de mer font partie des prédateurs les plus importants dans de nombreux écosystème marins. Leur taille va d'un centimètre à un mètre. Ils sont abondants dans les zones intertidales, mais on les trouve aussi à des profondeurs de 10000 mètres. En tout, on en compte environ 1500 espèces. Le corps d'une étoile de mer est composé d'un disque central qui se fond graduellement avec les bras. le corps est légèrement aplati, souple et couvert d'un épiderme pigmenté. La plus part des étoiles de mer ont cinq bras, mais certaines familles en ont beaucoup plus (toujours multiple de cinq).

• Crinoïdes (comatules):

Les comatules sont caractérisés par des créatures invertébrées à la structure calcaire possédant une racine, une tige terminée par un calice munie de longs bras segmentés et flexibles leur servant à attraper leur nourriture. Les crinoïdes forment des bouquets somptueux. Ce sont des parents des oursins, des étoiles de mer et des holothuries apparus il y a plus de cinq cents millions d'années. Malgré une apparence végétale à laquelle ils doivent le nom commun de « Lis de mer » les crinoïdes (du grec krinon, lis, et eidos, forme) appartiennent au règne animal.

• Échinides (oursins):

La couleur de l'animal est très variable, (elle peut être brune, noire, pourpre, verte, blanche, rouge ou multicolore). Beaucoup d'espèces présentent des tailles allant de 6 à 12 cm de diamètre, mais certaines espèces du Pacifique peuvent atteindre des diamètres de 36 cm.

Les oursins vivent à divers endroits marins, principalement côtiers, sur une profondeur allant de 0 à 100 mètres. Certaines espèces, comme le Cidaris cidaris peuvent vivre jusqu'à 1 000 mètres de profondeur, sur des fonds détritiques et coralligènes.

Comme le reste des échinodermes, les oursins présentent un test calcaire et un corps à structure dite pentamérique (symétrie d'ordre 5). L'animal ne présente donc pas une face ventrale et dorsale mais une face aborale (anus) et un face orale (bouche). Chez les oursins dit réguliers la face aborale est située sur le dessus de l'animal et la face orale sur le dessous, directement en contact avec le substrat. Le corps globuleux de l'animal est divisé en 10 sections radiaires qui convergent vers le pôle oral et le pôle aboral. Cinq de ces sections, les zones ambulacraires, portent des podia ou podions.

• Holothurides (concombres de mer):

Les holothurides sont aussi appelée concombre de mer ou bêche de mer. Les concombres de mer sont des animaux invertébrés, au corps mou et oblong, à symétrie radiale, à la peau rugueuse, possédant un cercle de tentacules autour de la bouche. Il peut atteindre 25 cm de long. Il vit au fond des mers chaudes et est pêché en Indonésie et en Chine. Cet animal a la particularité de dégager, pour la plupart, des toxines en cas de stress intense d'attaque ou danger. Ces toxines sont dangereuses, voire mortelles, pour la plupart des poissons et autres animaux marins.

• Ophiurides:

Les Ophiurides fréquentent toutes les mers, toutes les latitudes et toutes les profondeurs. Un ophiuride se compose d'un disque central ( de 10 à 30 mm de diamètre),arrondi ou pentagonal, cuirassé de plusieurs séries de plaques rappelant celles du corps des oursins, et de cinq bras (parfois six) grêles, plus au moins longs et quelquefois ramifiés. Au centre de la face orale (ou ventral) qui pose sur le sol se trouvent cinq mâchoires interradiales. La bouche s'ouvre dans un sac stomacal, comparable à celui des étoiles de mer; Les ophiures sont carnivores et se nourrissent de polychètes, de mollusques, de ptits crustacés.Les bras sont formés de segment articulée; les piquants sont disposés sur les plaques latérales des bras et sur la surface aborale du disque.

• Concentrocyclïde:

Elles font moins de 1 cm de diamètre et se présentent sous la forme de petits cercles. Elles n'ont pas de bras mais cinq zones ambulacraires, elles n'ont pas de bouche mais utilisent leurs téguments pour se nourrir (elles filtrent des bactéries au travers de ceux-ci).

Tous ces animaux ont en commun des caractères qui confirment leur appartenance à cet embranchement; ils sont formés sur base du plan d'organisation corporelle en cinq parties.

Qu'est-ce que le système aquifère?

Les Échinodermes possèdent une structure unique, le système aquifère qui est formé d'une série de canaux remplis de liquide et grâce auquel ils peuvent se mouvoir et capturer leur proies. Le système aquifère est rempli d'un liquide d'une composition très similaire à l'eau de mer, mais ayant une pression osmotique légèrement supérieure. Il s'ouvre vers l'extérieur par un pore (le madrépore ou madréporite). Ce réseau de tubules part du madrépore et rejoint le canal circulaire. De là, le canal circulaire se ramifie dans chacun des bras en canal radial. Tout le long des bras se trouvent de petits canaux, les canaux ambulacraires, qui mènent aux pieds ambulacraires. L'appareil aquifère joue un rôle lors de la locomotion, la respiration et la nutrition.

Voir Annexe 7

Comment se déplacent-t-ils?

La plupart des Échinodermes actuels sont mobiles, mais très peu. Ils se déplacent lentement à l'aide des pieds ambulacraires, la bouche orientée vers le bas. Après que leurs ancêtres aient acquis une symétrie radiale associée à un mode de vie sédentaire, ils sont devenus mobiles. Les Échinodermes les plus évolués et mobiles (concombres de mer, dollars de sable ) s'éloignent de plus en plus de la symétrie radiale, sans avoir une symétrie bilatérale parfaite et une importante céphalisation, mieux adaptée aux déplacements dans une seule direction.

voir Annexes 2, 8, 9, 10 et 11

Pour certains groupes, les pieds ambulacraires (podia) sont les organes de locomotion. À l'extrémité de chaque pied se trouve une ventouse qui permet l'adhésion du pied ambulacraire sur le substrat. Ils s'étendent quand la pression de l'eau s'élève dans le système ambulacraire et se retire sous l'action des muscles. Le liquide contenu dans le système aquifère est légèrement hyperosmotique à l'eau de mer ce qui réduit les chances d'une perte de pression dans le système.

• Étoile de mer :

Pour se déplacer, l’astérie se sert uniquement de ses podia et y associe ses ventouses si elle peut escalader une surface lisse. La progression se fait grâce à la parfaite coordination des mouvements des podia. Une astérie placée sur sa face dorsale se retourne et revient rapidement à sa position normale.

• Oursin :

Les oursins se déplacent grâce à leurs podia. Les piquants n'ont aucun rôle dans la locomotion.

• Holothuride :

La locomotion s'effectue à l'aide des podia et aussi grâce aux contractions des muscles de la paroi du corps (déplacement par reptation).

• Crinoïde :

Les bras peuvent servir au déplacement, les crinoïdes étant les seuls échinodermes à nager (phase adulte). Mais ce sont des animaux qui vivent plutôt fixés solidement à l'aide des griffes des cirres.

• Ophiuride :

L'animal se déplace par mouvement ondulatoire coordonnées des bras. Le déplacement est rapide et peut dépasser 2 mètres à la minute. Les podia interviennent accessoirement.

Comment se nourrissent les Échinodermes

Les Échinodermes ont un mode de nutrition diversifié.

• Étoile de mer:

Les étoiles de mer sont des prédateurs. Leurs déplacements lents ne leur permettent d'attraper que des proies qui sont encore plus lentes qu'elles, comme les moules et les huîtres. Elles arrivent à entrouvrir la coquille de ces mollusques en se servant de leurs pieds ambulacraires, et évaginent ensuite leur estomac cardiaque à l'intérieur de la coquille de leur proie. Les enzymes digestives produites par l'estomac digèrent et liquéfient les tissus de la proie, et ce qui est produit est aspirée à l'intérieur du tube digestif de l'étoile de mer où la digestion se poursuit. Le tube digestif se ramifie dans les bras de l'étoile de mer, et cette ramification favorise le transport des éléments nutritifs vers toutes les parties de l'animal.

• Oursin:

Les oursins, de la classe des Échinoïdes, sont des brouteurs qui se nourrissent des algues de la zone littorale des océans. Les membres de cette classe possèdent une structure caractéristique, la lanterne d'Aristote, située dans la bouche et formée d'une quarantaine d'ossicules formant cinq dents calcaires reliées par des muscles. Cette structure sert à broyer le matériel végétal.

• Holothuride:

Les concombres de mer sont benthiques et se nourrissent des particules qui sédimentent; ce sont des suspensivores. Ils possèdent des tentacules autour de la bouche qu'ils étalent à la surface des sédiments. Les particules qui sédimentent se collent au mucus qui couvre les tentacules, et ces derniers sont régulièrement introduits dans le tube digestif, ce qui permet à l'animal d'ingérer les particules recueillies et d'enrober à nouveau les tentacules de mucus.

• Crinoïde:

Les crinoïdes sont des animaux filtreurs qui se tiennent perpendiculaire au courant. Les particules alimentaires capturées et engluées sur leurs nombreux bras sont achenimés vers la bouche qui se situe sur la face supérieure grâce au mouvement rythmés des petits cils.

• Ophiures:

Les Ophiures enfin ont 3 comportements alimentaires:

• Prédateurs actifs, ils attrapent des proies minuscules (mollusques, annélides,...)
• Déposivores, ils capturent avec leurs bras les particules organiques situées à la surface du sédiment.
• Filteurs, les bras relevés vers la surface, ils fixent les particules qui passent à leur portée.

Comment se déroulent les échanges gazeux?

La diffusion joue un rôle important dans la respiration des Échinodermes. L'épiderme porte des branchies dermiques ciliées, où a lieu un échange à contre-courant permettant une plus grande diffusion. Les pieds ambulacraires forment également une surface d'échange. Les tissus internes, toutefois, ne sont pas en contact direct avec l'eau de mer. Le système aquifère, dont la surface interne est ciliée, sert de système circulatoire, permettant à l'oxygène, aux éléments nutritifs, et aux déchets de passer de l'épiderme aux tissus internes ou vice-versa.

Les concombres de mer ont des arbres respiratoires (organes arborescents) qui communiquent avec l'extérieur par le cloaque.

Comment se reproduisent-ils?

En général, chez les échinodermes les sexes sont séparés. On trouve des individus hermaphrodites chez les holothurides et les ophiurides. Les cellules reproductrices (ovules et spermatozoïdes) sont émises dans l'eau de la mer à certaines saisons. La fécondation est donc externe. Les oeufs fécondés donnent des larves, à symétrie bilatéral et capables de nager librement. Ces larves font partis du plancton jusqu'à ce qu'elles passent par plusieurs stades avant de se fixer et se métamorphoser en adultes à symétrie radiaire.

Possèdent-ils un système nerveux et sensoriel?

Le système nerveux des échinodermes est primitif et se caractérise par l'absence de cerveau. Leur système nerveux est formé d'un anneau disposé autour de la bouche et duquel se détachent des nerfs selon une structure radiaire mais toutefois ils ne possèdent pas de système nerveux central. Les étoiles de mer possèdent également des structures permettant de percevoir la lumière à l'extrémité des bras. Ces structures leur permettent de détecter où se trouve la surface.

Comme chez la plus part des organismes à symétrie radiale, les structures sensorielles des échinodermes sont dispersées sur tout l'animal.

Transport interne

Les Echinodermes ne possèdent pas d'appareil circulatoire mais un système vasculaire hydraulique très développé, appelé système lacunaire. Celui-ci est constitué d'un réseau des canaux remplis de fluide qui remplit une fonction de type sanguine. Le système lacunaire distribue aux organes un liquide nourricier riche en protéines. C'est un peu comme un appareil lymphatique et un système sanguin sans coeur.

Conclusion

Les Échinodermes constituent un groupe unique en son genre exclusivement marin. C'est chez animaux qu'on observe pour la première fois un développement deutérostomien et la présence d'un endosquelette.

Lexique

• Développement deutérostomien:

Chez les Animaux, mode de développement qui se caractérise par la formation de l’anus à partir du blastopore. Aussi, il y a souvent la formation du coelome par entérocolite et une segmentation radiaire.

• Système ambulacraire:

Système propre aux Échinodermes composé d'un réseau de canaux hydrauliques ramifiés en prolongements érectiles appelés pieds ambulacraires. Ces derniers servent à la locomotion, à la capture des proies et aux échanges gazeux.

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