Arthropodes 02

Travail effectué par Virginie et Dominique

Qu'est-ce qu'un Arthropode et quelles sont leurs caractéristiques?

Les Arthropodes sont des Invertébrés. Ce sont des animaux à symétrie bilatérale et possédant des pattes articulées. Leur nom vient d'ailleurs de cette particularité du grec: "podos" pour pattes et "arthros" pour articulées.
Ils ont donc un squelette externe que l'on appelle exosquelette, puis un corps segmenté en plusieurs parties et des paires d'appendices.
Une autre de leurs caractéristiques est leur système cardiovasculaire ouvert. L'embranchement des Arthropodes compte environ 1 million d'espèces répertoriées, ce qui équivaut à deux tiers des organismes connus à ce jour. Ils sont abondants dans tous les habitats de la biosphère, mais prédominent surtout sur la terre ferme. Cette branche inclut les Araignées, les Acariens, les Crustacés, les Centipèdes et les Insectes.

Qu'est-ce que l'exosquelette et à quoi sert-il?

L'exosquelette recouvrant le corps des Arthropodes est une cuticule. La cuticule se compose de couches de chitine polysacchariques et de protéines. L'ectoderme est celle qui secrète de nouvelle chitine. L'exosquelette est tantôt solide et épais pour les endroits sensibles, vulnérables, tantôt fin et souple pour ceux qui le demandent, par exemple les articulations (pour le mouvement). Dans la cuticule se trouvent des composés organiques qui construisent des liens transversaux entre les protéines de l'exosquelette. Ces liens sont formés là où la protection est la plus importante, ils durcissent donc la cuticule. Chez certains Crustacés, il y a aussi des sels de calcium qui renforcent certaines parties de l'exosquelette.

L'exosquelette permet aux Arthropodes de se protéger des différents prédateurs et dangers. Mais aussi, l'exosquelette fournit un point d'attache pour les muscles permettant de faire bouger les appendices ainsi que pour les organes.
Mais à cause de sa rigidité, l'animal doit se débarrasser de l'exosquelette lors de sa croissance. Pour le remplacer, il en secrète un nouveau, adapter à sa nouvelle taille. Ce phénomène est appelé ecdysis, mais il est plus connu sous le nom de mue.
Ce phénomène nécessite du temps et beaucoup d'énergie exposant donc l'Arthropode aux prédateurs et aux dangers.
Lorsque les premiers exosquelettes apparurent chez les Arthropodes marins, ils n'avaient que la fonction de protéger et d'établir un point d'attache pour les muscles de l'animal. Plus tard, ils permettront pourtant aux Arthropodes de s'adapter à la vie sur terre. Cela était dû à la relative imperméabilité de l'exosquelette, évitant donc la déshydratation mais aussi grâce à la rigidité de celle-ci permettant un point d'appui. Tandis que dans l'eau, ils pouvaient tout simplement se déplacer grâce aux poussées d'eau.

Qu'est-ce que la chitine ?

La chitine dérive du mot grec chtinos qui veux dire la tunique. Celle-ci est en fait un polysaccharide semblable à la cellulose. La chitine est une substance azotée qui constitue environ 30 à 50% de la cuticule. Grâce à une matrice protéique qui revêt ses fibrilles* la chitine est un matériel solide et en même temps flexible. De plus, la chitine n'entoure pas seulement l'extérieur du corps, mais aussi les parties antérieures et postérieures du tube digestif.

Qu'est-ce que la segmentation et à quoi sert-elle?

La segmentation à permis aux Arthropodes se déplacer. En effet, leur grosse carapace (l'exosquelette) les en empêche, c'est pourquoi ils ont eu besoin de la segmenter, surtout au niveau des pattes.

• voir Annexe Arthropodes 1 ou [1]

Qu'est-ce qu'un appendice et à quoi sert-il?

Les appendices des Arthropodes ont les fonctions suivantes:

• locomotion (les pattes)
• mastication (mandibule, maxille, pattes-mâchoires)
• reproduction (organe d'accouplement)
• système sensoriel (antennes)
• système préhenseur (pinces, pédipalpes)

Si vous voulez voir les différents appendices: voir Annexe Arthropodes 2

Quelle est la principale caractéristique du système cardiovasculaire des Arthropodes ?

Les Arthropodes possèdent, à l'instar de beaucoup de Mollusques, un système cardiovasculaire ouvert. Un cœur y propulse de l'hémolymphe, un terme désignant un liquide équivalent au sang.
Ils n'ont pas un système vasculaire (dans des vaisseaux), mais un système lacunaire : l'hémolymphe coule dans des cavités entre les organes internes. Les Arthropodes possèdent une cavité, près de la surface dorsale, d'où l'hémolymphe est propulsé dans le corps. Cette cavité est faite de plusieurs parties, séparée par des diaphragmes, ce qui évite que le sang nouvellement pompé ne se mélange à celui déjà utilisé.
L'hémolymphe de certains Arthropodes contient des pigments respiratoires augmentant le transport de l'oxygène et du gaz carbonique vers les organes respiratoires. Les Insectes n'en ont pas : l'efficacité du système trachéen (voir question "Comment est-ce que les Arthropodes respirent ?") fait qu'ils peuvent s'en passer.

• voir Annexe Arthropodes 3

Quels sont les différents types d'Arthropodes ?

Voici les sous-embranchements de l'embranchement des Arthropodes :

• Chélicériformes (aussi appelés Arachnides)
• Myriapodes
• Hexapodes (aussi appelés Insectes)
• Crustacés

Quels sont les critères pour différencier ces types?

Chélicériformes :

• Caractéristiques :
  • Tronc constitué d'une ou deux parties.
  • 6 paires d'appendices : chélicères (=appendices buccaux en forme de pince qui permettent à l'animal de s'alimenter), pédipalpes (= ) et 4 pairs de pattes locomotrices.
  • Surtout terrestres ou marins.

• Exemples  : Araignées, acariens, tiques, scorpions, faucheurs, mites.
  

• voir Annexe Arthropodes 4

Myriapodes :

• Caractéristiques :
  • Tête distincte des autres parties du corps
  • Munie d'antennes
  • Appareil buccal masticateur
  • Herbivore ou Carnivore (dans ce cas venimeux)
  • Terrestre
  • Tronc : chaque segment comprend 1 ou 2 pairs de pattes locomotrices

• Exemples :Millipèdes (ou diplopodes), Centipèdes (ou Chilopodes).
  

• voir Annexe Arthropodes 5

Hexapodes (Insectes) :

• Caractéristiques :
  • Corps divisés en trois parties (tête, thorax, abdomen)
  • Présence d'antennes
  • Pièces conçues pour mastiquer, sucer et lécher.
  • 3 pairs de pattes
  • En générale, 2 pairs d'ailes
  • Surtout terrestres.

• Exemples : Insectes, collemboles.
  

• voir Annexe Arthropodes 6

Crustacés :

• Caractéristiques :
  • Corps divisé en deux ou trois parties
  • Présence d'antennes
  • Pièces buccales conçues pour la mastication
  • 3 pairs de pattes (ou plus)
  • Surtout marins et dulcicoles*.

• Exemples : Crabes, homards, écrevisses, crevettes.
  

• voir Annexe Arthropodes 7

Voici une photo avec des informations un peu plus complète venant du Raven: voir Annexes Arthropodes 8.1 et 8.2

Comment se nourrissent-ils et de quoi se nourrissent-ils ?

Chez ce groupe si diversifié, on retrouve toutes sortes de stratégies. Afin de mieux s'adapter, les appendices buccaux et le tube digestif ont évolué suivant les aliments dont les arthropodes se nourrissent. La pièce buccale leur serve donc à manger en broyant, en coupant ou en aspirant, elle leur sert même pour l'odorat et le goût.
Les araignées sont des prédateurs utilisant leurs chélicères (appendices modifiés)pour tuer leurs proies. Dans ces chélicères, nous trouvons du venin : les araignées tuent donc leur nourriture par empoisonnement.
Les crustacés eux, se nourrissent en se servant de leurs appendices créent un courant afin d'emmener des particules, dont ils se nourrissent, jusqu'à leur bouche. Ils sont donc filtreurs (chez le zooplancton) et détritivores (chez les écrevisses ou homards).
Enfin, les insectes ont leurs pièces buccales modifiées de manière très surprenante. En effet, comme nous l'avons dit auparavant les insectes ont leurs pièces buccales qui ont évolué choisissant de quel aliment ils se nourrissaient. Ces pièces buccales sont séparées en quatre genres:

• Les broyeurs: sont par exemple les sauterelles qui, à cause de l'abrasion causée par le silice dans le tissu de nombreuses plantes, ont modifié leurs pièces buccales par une mandibule forte très sclérifiée afin de résister à cette substance. Les broyeurs sont donc les insectes qui ont une mandibule puissante et tranchante qui leur permet de manger des aliments durs tels que des graines ou même des insectes.
  • Les broyeurs-suceurs: certains broyeurs se nourrissent seulement d'aliments liquides ou liquéfiés. En effet, il y a des broyeurs-suceurs qui se nourrissent d'aliments durs, mais après qu'ils aient été liquéfiés. En effet, dans leurs mandibules en forme de crocs, on peut trouver un canal duquel l'insecte peut injecter de la salive dans sa proie la transformant en bouillie. L'insecte va ensuite pouvoir aspirer l'intérieur de sa proie devenu maintenant liquide. La larve de dytique est l'un des insectes qui utilise cette tactique.

• voir Annexe Arthropodes 9

• • Les broyeurs-lécheurs: ce genre d'insecte ont une langue formée par la fusion du labium et des maxilles. Il va donc lécher sa nourriture mais ensuite va utiliser sa mandibule afin de pétrir, par exemple chez les abeilles, la cire et la transformer en alvéoles.

• voir Annexe Arthropodes 10

• Les suceurs : ils ne peuvent pas se nourrir d'aliments solides. Ils ont en conclusion modifier leur mandibule et autres pièces buccales en stylet (une pièce buccale allongée). Celui-ci est composé d'un long tube par lequel la nourriture liquide est aspirée.
  • Les suceurs-lécheurs: Certains insectes comme la mouche domestique et la drosophile sont qualifiés d'épongeurs. Ceci est à cause de leurs bouches qui ressemblent à une éponge placés au bout d'une courte trompe appelée proboscis. Normalement ceux-ci mange de la nourriture liquéfiée. Cepandant il se peut que parfois ils liquéfient des aliments solides avec leur salive. La mouche peut après s'en être utilisé replier son proboscis sous sa tête.

• Voire Annexes Arthropodes 11 et 12

• • Les suceurs-piqueurs: Les suceurs-piqueurs ont une pièce buccale appelé le stylet. Celui si leur permettant de percer la peau des animaux ou les tissus des végétaux puis ils peuvent aspirer les liquides internes.

• voir Annexe Arthropodes 13
  

Certain d'entre eux (ex: cigales et pucerons) se nourrissent de la sève des plantes. Ensuite il y en a d'autre (ex: punaise des lits) qui sucent le sang des humains et d'animaux vertébrés.

Finalement, il y en a qui se nourrissent d'Insectes (ex: punaises assassines et les léthocères). Ceux-ci peuvent piquer leur proie et leur injecter de la salive pour liquéfier ses tissus et ensuite les absorber.
Les mouches noires, les brûlots, les mouches à chevreuil et les moustiques sont eux aussi des Insectes piqueurs-suceurs. Leurs stylets qui sont normalement au nombre de six (deux mandibules, deux maxilles, l'hypopharynx et le labre) ressemblent à des couteaux, sauf chez les moustiques, où ils sont très minces et ont la forme d'une aiguille.

Comment les Arthropodes attaquent et se défendent-ils ?

Les Arthropodes étant eux-mêmes des proies, ils ont développé plusieurs "tactiques" de défense :

• Le fait d'éviter les prédateurs
  • par la migration
  • par la fuite
  • par le camouflage (mimétisme de couleur (papillon) ou mimétisme de forme (les phasmes, prenant l'apparence de feuille))
• La dissuasion
  • physique
  • chimique (Les Poikilocerus [2] extraient des toxines de graminées et les stockent dans des glandes à poison avant de les projeter lorsqu’ils sont attaqués)
• L'imitation d'un prédateur (ex: certains papillons portent des dessins sur leurs ailes qui imitent des yeux d’oiseaux)

• voir Annexe Arthropodes 14

Comment se déplacent-ils ?

Les Arthropodes vivant dans l’eau, comme par exemple les Crustacés, ont une locomotion de nage et ou de marche, nous verront au cours de l’évolution, différents systèmes.
Il y a deux genres de crustacés : les primitifs et les supérieurs.

• Les Crustacés primitifs ont des appendices leurs servant de moyens pour la nutrition et la locomotion. Grâce à un moyen de contraction d’espace formé entre les appendices, l’eau est aspirée à l’intérieur de l’animal, puis expulsée latéralement dans les régions postérieures du Crustacé. Ce système permet aux Crustacés primitifs de nager. Notez bien que ceux-ci ne peuvent que nager.
  

• voir Annexe Arthropodes 15

• Les Crustacés supérieurs sont le passage de la nage à la marche, cependant certains peuvent encore nager.

Ces Crustacés ont des appendices à la fois nageuses et marcheuses. Au cours de l’évolution, certaines se sont modifiées en se spécialisant dans la nage, ainsi que d’autres dans la marche.

Chez les Arthropodes terrestres nous avons trois types de locomotion.

• le saut
• le vol
• la marche

Ceux qui ont adopté le saut est une réaction de fuite. Ces Arthropodes ont des pattes allongées afin d’augmenter le temps d’action de saut et contribuent à accroître l’accélération.

• voir Annexe Arthropodes 16
  

Puis, seuls les Insectes se déplacent grâce à des ailes. Les Insectes qui ont adopté ce moyen locomotion sont appelés ptérygotes. Ils ont donc modifié leur cuticule en ailes. Celles-ci sont en fait des membranes fines, légères et en même temps flexibles. Elles sont supportées par des nervures chitinisées. Nous avons deux formes d’aile:

• Forme primitive: Ce sont des ailes animées par des muscles directs qui sont rattachés à la base des ailes.
• Forme évoluée: Les mouvements d’ailes obtenus par l’action de muscles indirects qui vont s’attacher aux sclérites thoraciques. Ces muscles changent la forme du thorax, ce qui provoque les battements. Les ailes sont articulées sur le thorax.

Quelle sont leurs différents sens ?

Les Arthropodes possèdent l'odorat et le toucher. Ceci peut se faire grâce à des poils sensoriels qu'ils ont sur tout le corps. Ces poils sont bien encrés et sont des prolongements de neurones sensitifs.

Ils possèdent aussi une excellente vue. Chez les Arthropodes, il existe deux catégories d'organes pour la vision :

• Les yeux composés. Ils sont composés de milliers d'unités visuelles indépendante, portant le nom de ommatidies. Cela leur apporte donc une excellente vue.
• Les yeux simples ou ocelles, à cristallin unique*. Ces yeux permettent de distinguer la lumière de l'obscurité.

Composition de l'oeil d'un Arthropode: voir Annexe Arthropodes 17

Comment est-ce que les Arthropodes respirent-ils ?

Pour pouvoir respirer, les animaux en général dont les Arthropodes vont prélever de l'oxygène soit sous forme gazeuse dans l'air, soit sous forme dissoute dans l'eau. Les Arthropodes ont besoin d'un organe permettant la diffusion du gaz respiratoire malgré l'exosquelette.
Ils se sont donc munis, chez les Arthropodes aquatiques, de branchies pour pouvoir respirer dans sous l'eau. Les terrestres ont des structures internes spécialisées dans les échanges gazeux. Ils se sont donc munis de trachée ou de poumons.
Les Insectes par exemple utilisent un système de trachées qui conduisent et amènent l’air à l’intérieur du corps grâce à des pores que la cuticule possède.
Pour voir des branchies: voir Annexe Arthropodes 18

Comment est organisé leur système nerveux?

Le comportement est contrôler par le cerveau comme pour tous les animaux. Chez les Arthropodes, le système nerveux n’est pas très complexe mais quand même plus que les Vers plats ainsi que les Cnidaires.
Leur système est composé de cordons nerveux ventraux ayant des faisceaux de neurones segmentés, appelés ganglions. Les nerfs qui relient le système nerveux central au reste du corps sont appelés le système nerveux périphérique. Nous avons alors l’une des premières apparitions de ce système.

Comment se reproduisent les Arthropodes?

Chez les Arthropodes, la reproduction est sexuée et interne la plupart du temps. La semence mâle est en général transmise dans un sac scellé, appelé spermatophore, pendant la copulation. Il peut arriver aussi pour certains, que le mâle la dépose près de la femelle, qui la conserve dans un réceptacle interne (le spermathèque) pour pouvoir se féconder elle-même plus d'une ponte. Ce processus est précédé d'un comportement élaboré suivant l'espèce. Les Arthropodes pondent des œufs qui éclosent et le débrouillent seuls, la mère ayant pris soins de les déposer près d'une source d'aliments suffisants. Les jeunes juste éclos sont plus petits que leurs parents et se distinguent par leur forme, leur régime alimentaire et leur comportement. Ils passent au stade adulte en subissant une métamorphose régulée par des hormones.

Il existe différents stades au cours desquels la larve passera afin d'arriver au stade adulte. Ces stades sont appelés métamorphose dont nous discuterons plus tard.

Qu'est-ce que la métamorphose ?

Tout d'abord, sachez que chez les Arthropodes, la métamorphose ne se produit que chez les Insectes. Nous avons deux sortes de métamorphoses :

• La métamorphose incomplète.
• La métamorphose complète.
  

• voir Annexes Arthropode 19 et 20
  

Certains Insectes, comme la sauterelle, subissent une métamorphose incomplète. Leur corps juvénile ressemble à celui de l'adulte, bien qu'il soit plus petit et dépourvu d'ailes. L'insecte subit alors une succession de mue qui lui permettent d'atteindre la maturité. Lors de la mue finale, l'Insecte obtient sa taille définitive, des ailes et sa maturité sexuelle.

Cependant, la plupart des Insectes, comme le papillon ou la mouche, subissent une métamorphose complète. Ceux-ci vont passer par un stade larvaire, que l'on appelle le plus souvent asticot ou chenille. Ceux-ci ne ressemblent pas du tout aux adultes. Le rôle principal de la larve est de croître et de manger. Durant sa croissance, une gaine externe dure se forme autour de la larve la transformant en pupe . Dans cette pupe, les cellules de la larve désagrègent et libèrent leurs nutriments, qui leur servent à leur développement. Et donc plus précisément au développement des différents disques imaginaux comme celui des yeux, des ailes, des pattes etc.. Ces disques vont ensuite s'assembler et former le corps d'un Insecte adulte. Toute cette métamorphose durera en moyenne 4 jours. Pour finir, la coque de la pupe s'ouvre, libérant l'Insecte adulte.

Quel est leur place dans la biosphère ?

Les Arthropodes sont la base de la nourriture de nombreux autres Animaux, une marche décisive de la chaîne alimentaire, et ce, dans tous leurs habitats. Pour le milieu aquatique, les Crustacés (dans le plancton) servent à transporter l'énergie végétale jusqu'aux poissons.
Sur terre, les Arthropodes sont en rude compétition avec l'Homme pour la nourriture, et en majeure partie sont considérés comme nuisibles : ils se reproduisent trop vite, s'adaptent trop bien, peuvent aller partout, et pour certains, sont vecteurs de maladies par le biais de parasites. Les agriculteurs français utilisent chaque année près de 110 000 tonnes de pesticides, les Américains et les Japonais encore plus massivement. Néanmoins nous dépendons de certains Insectes (les abeilles, les mouches) pour polliniser une grande partie de nos vergers et cultures.
Leur association avec les plantes à fleurs et leur évolution cote à cote leur permet d'exploiter une riche source de nourriture variée.
Voir exemple de pollinisation:[3]

Références

• www.thecanadianencyclopedia.com [4]
• fr.wikipedia.org/wiki/Arthropode [5]
• simulium.bio.uottawa.ca/bio2525/notes/Les_Arthropodes.htm [6]
• www.biodeug.com/cours/balic52.php [7]
• www.simulium.bio.uottawa.ca [[8]]

Si vous voulez voir encore plus de photos sur les Arthropodes: www.uco-bn.fr/Galerie_Biologie/p_Arthropodes.htm [9]

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