Arthropodes 2BIOS01 08

Qu'est-ce qu'un Arthropode?

C'est l'ensemble des animaux invertébrés possédant un squelette externe et des appendices articulés (étymologiquement, le mot est constitués des mots grecs"arthros" qui signifie "articulés" et "podos" qui signifie "pied). Les Arthropodes forment un groupe très diversifié et nombreux. Représentés par les Crustacés, les Insectes, les Myriapodes et les Arachnides, ils constituent un embranchement renfermant 80% de toutes les espèces animales.

Quels sont ses caractéristiques?

Ils mesurent souvent quelques millimètres, bien que l'on trouve des exceptions, comme un crabe géant vivant au large du Japon et mesurant 3,6 mètres! Ils sont caractérisés par un phylum constitué d'appendices articulés (d'où leur nom), par l'exosquelette recouvrant généralement la majeur partie du corps ainsi que du cycle de mue qui se passe périodiquement lorsque l'exosquelette de l'arthropode est trop petit.

Les appendices des arthropodes

Ces appendices sont réellement la clé du pouvoir d'adaptation de l'arthropode car ils lui ont permis de développer une grande stabilité dans le mouvement qui va nécessiter moins d'activité cérébral. Les arthropodes développeront ces appendices au point de leur donner des rôles très divers tels que des pattes, des antennes, des appendices buccaux, des armes de défense ou de chasse(les pinces du crabe où les crochets venimeux du scorpion), des ailes, des organes reproducteurs, etc.

L'exosquelette

Ils sont aussi pourvus d'un exosquelette très rigide fait de protéine et de chitine couvrant généralement tout le phylum. Il est segmenté au niveau des articulations et des pattes ainsi que sur diverses parties du corps, pour faciliter le mouvement et la locomotion. Il protège aussi le corps et fournit des points d'attache pour les muscles. Certains arthropodes porteront de poils (par exemple la mygale portant des poils urticants ou l'abeille avec ses poils nécessaire au transport du pollen) mais en dessous de cette "fourrure" restera un exosquelette rigide.

• Ex: phylum d'une abeille (Annexe Arthropode 1)

Cet exosquelette est secrété par la peau et couvrira tout le corps de l'animal jusqu'à la prochaine mue. Ce mélange permet à l'Arthropode non seulement d'avoir une protection assez efficace contre les prédateurs mais aussi à se courber pour supporter la traction des muscles. Mais le problème est que les muscles doivent supporter le poids de cet exosquelette et est donc limité au niveau de la taille, l'animal ne pouvant se déplacer au delà d'un certain poids.
Tous les Arthropodes sont segmentés mais certains ont fusionné certaines de leurs parties pour donner des parties distinctes comme le thorax et la tête ou certains ont fait une ‘‘tagmatisation’’ (fusion de ces segment appelés tagmes) pour créer par exemple le céphalothorax (ex: sauterelles). Cette évolution majeure de l'Arthropode permettra à d'autres animaux de disposer d'un seul segment ou deux où sera contenue toute la structure organique nécessaire à l'animal.

Le cycle de mue

Les Arthropodes passent périodiquement par un processus de mue. Car au cours de leur croissance, l'exosquelette ne pouvant plus les contenir, ils devront produire un nouvel exosquelette sous l'ancien, tout ceci étant contrôlé par les hormones. Lorsque le nouveau est complet, il va se séparer de l'ancien en dissolvant les composants de l'ancien squelette tels que la chitine et la protéine, puis commencer à enfler jusqu'à fissurer l'ancien exosquelette et le détacher du reste de l'arthropode. La carapace sera encore un peu molle et plus brillante que la précédente mais finira par se durcir et enfler pour atteindre le volume de départ. Pour la plupart, les arachnides, les myriapodes et les crustacés sont amétaboles donc qu'il n'y a pas de changement au niveau de l'apparence du stade larvaire au stade adulte. Chez les insectes, certain auront un stade larvaire puis adulte (les hémimétaboles) certains autres auront même un stade nymphale entre le stade larvaire et le stade adulte (les holométaboles) voir Annexe Arthropode 2)

Quels sont les grands groupes d'Arthropodes?

Les 4 grands groupes d'Arthropodes sont:

• Les Arachnides, qui est composé des arthropodes munis d'appendices buccales ayant la forme de crochets ou de pinces (araignée, scorpions, etc.).
• Les Myriapodes, des arthropodes terrestres très primitifs, sont divisés en deux classe: les Diplopodes et les Chilopodes (mille-pattes)
• Les Crustacés, dont les espèces sont surtout présentes en mer (crabe, homard,...).
• Les Insectes, qui est l'ordre qui contient le plus d'espèces parmi les Arthropodes et dans le monde: une espèce sur deux est un insecte (fourmi, mouche, papillon,...).

Voir Annexe Arthropodes 3

Quels sont les similitudes et les différences des 4 grands groupes d'arthropodes

Caractéristiques des Arachnides

Les Arachnides sont des Arthropodes primitifs dépourvus d'antennes mais munis d’un père de chélicères (pièces buccales munies de crochets ou pinces à venin), d'une paire de pédipalpes organes tactiles ou préhensiles), et quatre paires de pattes.
Ces chélicérates terrestres sont constitués de deux parties:

• Le céphalothorax : Il est composé de la tête et du thorax. Il contient donc les chélicères, les pédipalpes servant à la perception sensorielle et à la préhension de la nourriture et la paire d'yeux situé au niveau de la tête. Les 4 paires de pattes servant à la locomotion sont quant à elle situé au niveau du thorax.
• L'abdomen : Il est peut être segmenté ou non segmenté, par exemple chez les scorpions il est divisé en sept parties mais il n'est qu'une grosse masse chez les araignées, son rôle diffère selon les espèces, car pour l'araignée, il est munie d'une glande séricigène pour tisser la toile, alors que chez les scorpions il contient un aiguillon venimeux, mais chez toutes les espèces il contient le système digestif.
• Annexe Arthropodes: (voir Annexe Arthropode 4)

Les Arachnides vivent en milieu terrestre et leur période d'activité peut variés, bien qu'en général elles se cachent l'hiver. Elles vivent généralement en climat tropical ou tempérés, mais certaines peuvent résister à des températures extrêmes, tels les scorpions du désert. Ceux ci chassent donc la nuit au contraire des araignées et autres Arachnides. Les Arachnides comprennent 3 ordres ainsi que d'une infra-classe:

• Les Araignées (Araneae) : Ce sont des arthropodes prédateurs munis de 4 paires de pattes et une paire de chélicères. Ils ont un grand abdomen munis de glandes séricigène produisant de la soie qui leur servent par exemple à chasser, construire leur habitat, etc.
• Les Scorpions (et les Scorpionides’’’) (Scorpiones) : Ce sont des Arthropodes primitifs caractérisés par leurs chélicères qui se terminent en pinces didactyles et leur abdomen divisé en deux parties (Métasoma et Mesosoma) se terminant par un aiguillon à l'extrémité de la queue.
• Les Opilions (Opiliones) : Ils ont une apparence assez proche des araignées mais se différencie par le fait que le céphalothorax et l'abdomen sont soudés. Leurs pattes sont souvent longues fines et fragiles.
• l'infra classe des Acariens ( Acari ) : Leur taille peut aller de 3 cm à quelques micromètres, le céphalothorax et l'abdomen sont fusionnés. Contrairement aux autres arthropodes, leur mode de vie et leur habitat sont extrêmement variés. Ils peuvent vivre dans l'eau ou la terre et peuvent être phorétiques voir parasitaires.

(voir Annexe Arthropode 5)

Caractéristiques des Myriapodes

Les Myriapodes (appelés couramment Mille-Pattes) sont des Arthropodes possédant un grand nombre de pattes, trois paires de pièces buccales ainsi qu'une paire d'antennes. L'exosquelette est segmenté en anneaux semblables. Tout le corps est allongé et l'organisation interne suit cette forme allongée. Ils sont repartis sur toute la surface du globe et on peut les trouver dans les mousses où sur les arbres.
Les Myriapodes sont certainement les premiers Arthropodes, voire les premiers animaux à être sortis du milieu marin. On ne sait pas vraiment si leurs ancêtres étaient des Annélides ou des Arthropodes aquatiques.
Ils possèdent des yeux très simples appelés ocelle; ces yeux ne leurs permettent qu'une détection approximative des mouvements et des changements de lumière. Cette caractéristique fait qu'ils supportent mal la lumière du soleil, ce qui les obligent à sortir uniquement la nuit de leur cachette (ils sont donc lucifuge). Ils se déplacent à l'aveuglette en utilisant leurs antennes en éclaireur.
Lors de chaque mue, un nouveau segment apparait. C'est ainsi que les Myriapodes se développent.
Les Mille-pattes ne possèdent jamais mille pattes! Ils en possèdent moins de cent, et ce grand nombre de pattes les empêchent d'avancer vite.
Ils se séparent en deux ordres:

• Les Diplopodes ou Millipèdes (Voir Annexe Arthropodes 6) ont comme caractéristique:

-Ils se nourrissent surtout d’éléments végétaux.
-Leur corps est cylindrique.
-Ils ont deux paires de pattes par segment (ou anneau).
-Lorsqu'ils sont attaqués, ils s'enroulent sur eux-mêmes et secrètent un produit souvent urticant.
-Ce sont des Arthropodes très primitif, ils sembleraient que ce soient les premiers animaux terrestres.

• Les Chilopodes ou Centipèdes (Voir Annexe Arthropodes 7) qui eux ont les suivantes:

-Ils sont carnivores.
-Ils ont un corps plutôt aplati.
-Les segments ne possèdent qu'une paire de pattes chacuns.
-Sur leur premier segment, ils ont ce qui s'appelle des forcipules, des crochets à venin qui leur sert à tuer leurs victimes.
-Ils n'ont pas de cire sur leur cuticule, ce qui les rends très sensible à la déshydratation.

Caractéristiques des Crustacés

Quasiment tous les Crustacés vivent en milieu aquatique, à l'exception des espèces comme les Cloportes.
Il existe environ 35'000 espèces de Crustacés.
Ils sont les seuls Arthropodes à posséder deux paires d'antennes et dix pattes.
Bien que la majorité des Crustacés soient libres, une partie importante sont parasites.
Les larves de Crustacés et certains Crustacés comme les Copépodes composent plus de la moitié du plancton.
Ils possèdent beaucoup d'appendices spécialisés: antennes, pièces buccales,pattes ou mandibules. Ils ont d'ailleurs des appendices sur l'abdomen, ce qui leur permet de régénérer ceux qu'ils ont perdus.
Ils sont recouverts d'une cuticule qui est renforcée par du carbonate de calcaire (CaCO3). Cette carapace est très résistante, mais aussi très rigide, ce qui les obligent à muer: lorsqu’ils se débarrassent de l'ancienne carapace, celle qui les recouvre est molle ce qui les obligent à se cacher en attendant que l'autre durcisse, ce qui les rends très vulnérable. Le calcaire est très important pour ce durcissement, ils en font donc une réserve avant de muer.
Les petits Crustacés respirent par leur cuticule, tandis que les plus grands possèdent des branchies qui peuvent se trouver sur leurs pattes.
Ils peuvent percevoir les vibrations provoqués par un mouvement d'un autre animal par des poils sur leur corps, l'eau véhiculant les vibrations 5 fois plus rapidement (c'est ce qui fait office d'ouïe chez ces animaux). Certains comme les langoustes possèdent un odorat se situant sur leurs antennes.
Ils se développent de façon indirecte (ils passent par un stade larvaire) et cette larve est caractéristiques des crustacés: même les crustacés terrestres passent par cette larve nageuse, qui se nomme le nauplius. (Voir Annexe Arthropode 8)
Leurs corps sont divisés en deux régions:

• Le céphalothorax, qui contient la tête et le thorax.
  
• L'abdomen, qui contient des appendices pour la reproduction et une nageoire caudale.
  (Voir Annexe Arthropode 9)

Les Crustacés sont divisés en deux sous-classes:

• Les Entomostracés, crustacés inférieurs, comprennent:
  • Les Branchiopodes: crustacés primitifs de petite taille (ex: Daphnie). (Voir Annexe Arthropode 10)
  • Les Ostracodes: possédant une carapace bivalve. (Voir Annexe Arthropode 10)
  • Les Copépodes: crustacés sans carapace, parfois parasites, ont souvent des longues antennes et un œil unique et composent une part importante du plancton.(ex: Cyclope). (Voir Annexe Arthropode 10)
  • Les Cirripèdes: sont parmi les plus étranges: ils sont fixés sur un support avec une carapace composées de plaques calcaires et leur structure interne s'est en quelque sorte replié sur lui-même pour tenir dans la carapace. Leurs pattes se sont transformés en cirres (d'où le nom), et ils sont très souvent hermaphrodite!! Ces crustacés ont été une importante source d'inspiration pour Darwin et sa théorie de l'évolution. (Ex: Balane) (Voir Annexe Arthropode 11)
• Les Malacostracés, crustacés supérieurs, comprennent:
  • Les Isopodes: ils ont des pattes semblables, et ils comptent les seuls crustacés terrestres: Les Cloportes.
  • Les Amphipodes: leurs corps est comprimé latéralement et les branchies des femelles forment une cavité incubatrices. (ex: Gammare)
  • Les Décapodes sont les crustacés les plus évolués; leur nauplius passe par 5 stades avant le stade adulte. Leurs yeux sont pédonculés et peuvent se mouvoir en tout sens. Ils se divisent ensuite sous trois types selon la forme de leur abdomen: (Voir Annexe Arthropode 12)
    • Les Macroures ont un abdomen long. (ex: Crevette Homard) Certains d'entre eux possèdent des appendices spécialisés pour la reproduction.
    • Les Anomoures qui ont l'abdomen mou. (ex: Le Bernard l'ermite)
    • Les Brachyoures dont le leur est court. (ex: Crabe)

Caractéristiques des Insectes

Les insectes appartiennent aux sous-embranchements des hexapodes et vivent dans la plupart des habitations terrestres, en eau douce ou dans les airs. Ce sont des invertébrés articulés respirant par des trachées. Leur corps est enveloppé dans un tégument chitineux et est divisé en trois segments:

• la tête:

Elle est pourvue d'une paire d'antennes et trois paires de pièces buccales. Les insectes ont des yeux simples et des yeux composés à facettes.

• le thorax:

il est formé de trois segments(le prothorax, le mésothorax et le métathorax) portant chacun une paire de pattes et l'abdomen de l'insecte au niveau duquel débouchent les orifices respiratoires. Le thorax porte éventuellement des ailes (1 ou 2 paires).

• l'abdomen:

il es formé de 11 segments et ne porte pas d'appendices sauf exception mais des orifices respiratoires. C’est la partie postérieure du corps des arthropodes, à l'arrière du thorax et est surtout utilisé pour les fonctions physiologiques notamment la respiration, l’excrétion et la reproduction. (Voir Annexe Arthropode 13)

A-DÉVELOPPEMENT DES INSECTES:

Pour se développer, l’insecte doit se débarrasser de l'exosquelette et en sécrètent un nouveau. Ce phénomène s'appelle "la mue" mais nécessite une importance dépenses d'énergies alors l'animal est exposé aux prédateurs et beaucoup de dangers pendant cette phase de mue. La mue est déclenchée par des hormones spéciales produites par des cellules endocrines. Le développement des insectes peut être classé en trois groupes: les insectes amétaboles; hémimétaboles et holométaboles.

• les amétaboles: ce sont des insectes dont on a une absence de métamorphoses et la larve comparable à l'adulte ne subit pas de mue.

• les hémimétaboles: on a une métamorphose incomplète et la larve se développe en subissant des modifications progressives de faible amplitude comme l'augmentation de la taille, la croissance des ailes, etc.

• les holométaboles: la métamorphose de l'insecte est complète mais la larve qui est très différente de l'adulte doit passer par un stade d'inactivité après la mue, ce stade est appelé "le stade nymphal". Ce stade permet à la nymphe qui est incapable de se mouvoir et de se nourrir de se développer pour donner un insecte adulte, cet organisme souvent blanchâtre est enfermé dans un cocon. Au cours de leur vie, les insectes holométaboles passent donc par trois stades successifs:le stade larvaire, nymphal puis le stade adulte.(Voir Annexe Arthropode 14)

B-ORGANISATION INTERNE DES INSECTES:

L'organisation interne est très différente de celle des vertébrés, de plus les organes se trouvent dans le thorax et l'abdomen superposés en trois étages.

• L'appareil digestif (s'étend de la bouche à l'anus):qui comporte trois régions, l’intestin antérieur qui débute à partir de la bouche et dont les autres organes vont suivre comme les glandes salivaires, le pharynx, l’œsophage et le gésier. L’intestin moyen appelé également estomac qui va sécréter les diastases digestives. Puis on a l'intestin postérieur qui se termine à l'anus. La digestion se passe généralement dans l’estomac (intestin moyen) sous l'aide des enzymes digestives et des tubes de Malphigi qui sont des tubules fixés à l'intestin dans la partie postérieur. Ces tubes jouent le rôle de reins chez l'insecte, ils baignent dans le sang et y absorbent les déchets qui vont entre acheminés dans l'intestin pour y être évacués par l'anus. Le nombre de ces tubes varie de deux à plus de cent selon les espèces.

Le régime alimentaire des insectes est très variable, beaucoup d'espèces sont phytophages; d’autres carnivores; saprophages; xylophages ou hématophages et ce régime alimentaire varie la forme de l'appareil digestif.

• L'appareil circulatoire: un seul vaisseau sanguin assure la circulation de l'arrière vers l'avant de l'insecte. Le vaisseau est munis de renflements contractiles qui propulsent le sang, à noter que chaque renflement joue le rôle de cœur. Le sang arrive dans la tête, sort du vaisseau et se répand dans la partie ventrale de l'insecte. Après ses étapes le sang traverse tous les organes en allant vers la partie postérieure puis il est récupéré par chaque cœur (ce sont les renflements) au niveau des ouvertures appelées ostioles. On assiste donc a une circulation ouverte contrairement aux vertébrés. La circulation est assurée par les muscles du cœur et par l'ensemble des muscles abdominaux. Chez l'insecte, le rôle du sang est surtout important sur le plan de la nutrition et de l'excrétion car il ne contient pas de pigment capable de transporter l'oxygène. L’apport d'oxygène se fait directement au niveau des trachées. Chez les insectes, le sang possède une couleur variable selon les espèces.

• Une étage inférieur: l’anatomie de l'insecte est constituée d’un étage se trouvant en bas de l'appareil digestif et de l'appareil circulatoire. Cet étage est formé de la chaine nerveuse ventrale composée de nerfs. On y trouve des ganglions nerveux qui parcourent le corps de l'insecte du cerveau jusqu'à l'extrémité postérieure, c’est au niveau de ces ganglions que partent les nerfs pour arriver aux muscles surtout ceux des pattes et des ailes. Ce qui est très important chez l'insecte est que les muscles ne sont présents que dans le thorax pour assurer la locomotion.(Voir Annexe Arthropode 12)

B-1)LE SYSTEME RESPIRATOIRE:

Pour transporter l'oxygène, les insectes dépendent beaucoup plus de leur système respiratoire que de leur système circulatoire car toutes les parties du corps doivent être proches d'un conduit respiratoire pour être oxygénées. De plus, au contraire de la plupart des animaux, les arthropodes ne possèdent pas un organes respiratoire unique, en fait chez les insectes le système respiratoire consiste en conduits aériens, petits, ramifiés et couverts de cuticule appelés trachées.Les trachées se terminent par des petites ramifications les trachéoles qui transportent l'oxygène à travers tout le corps. Pour la circulation, l'air passe dans les trachées par des ouvertures dans l'exosquelette appelées spiracles.(voir annexe Arthropodes 15)

Les insectes possèdent beaucoup d'organes de sens dont les plus simples sont les poils sensoriels qui se trouvent sur n'importe quelle partie du corps. Comme organe pour les sens, on a :

• l'olfaction: qui se trouve sur les antennes et les palpes dont on peut dénombrer des milliers de poils olfactifs.

• le goût: siège surtout sur les tarses de la deuxième paire de pattes mais également se trouver sur les palpes ou la trompe.

• le toucher: s'exerce par les poils sensoriels du corps entier mais principalement sur les antennes.

• l'audition: est assurée par des organes se situant sur les antennes, les palpes, les ailes, le thorax, etc.

• la vision: se fait par les yeux simples appelés ocelles ou composés appelés à facettes. La vision globale de l'insecte résulte de la juxtaposition des images reçues et analysées.

C-REPRODUCTION DES INSECTES:

La reproduction des insectes est généralement sexuée et a lieu entre un mâle et une femelle. Les insectes adultes se reproduisent par accouplement, ils reconnaissent les membres de leur espèce par les couleurs brillantes, les sons ou les odeurs. En général, le mâle dépose le sperme dans le vagin de la femelle pendant la copulation(La copulation est un terme biologique désignant l'association des organes sexuels de deux individus mâle et femelle dans le but de se reproduire) mais chez certaines espèces d'insectes, le mâle pose le sperme à côté de la femelle qui va le ramasser et l'emmagasiner dans un réceptacle interne appelé spermathèque afin d'en posséder suffisamment pour féconder plus d'une ponte. On assiste a une fécondation interne chez les insectes. Une fois l'accouplement effectué, la femelle va pondre ses œufs qui vont donner des larves après l'éclosion. La larve peut ensuite se développer, se nourrir et donner un insecte adulte. À noter que bon nombre d'insectes ne s'accouplent qu'une fois dans leur vie.

Cependant chez certains d'entre eux, les mâles n'existent pas ou sont rares, où seulement pendant certaines périodes. Les femelles donnent naissance à d'autres individus de sexe femelle qu'on appelle reproduction parthénogénèse.(La parthénogenèse (ou parthénogénèse) est la multiplication à partir d'un gamète femelle non fécondé. Ce phénomène s'observe naturellement chez certaines espèces végétales et animales, mais peut également être provoqué artificiellement. La parthénogenèse est une reproduction monoparentale. Cette reproduction a un avantage sélectif car elle produit un grand nombre d'individus sans la présence de l'organisme mâle.) On aura donc:

• soit uniquement des femelles (on parle alors de parthénogenèse thélytoque),
• soit uniquement des mâles (on parle alors de parthénogenèse arrhénotoque),
• soit des mâles et des femelles (on parle alors de parthénogenèse deutérotoque, ou, plus rarement, amphotérotoque).

---

retour à Animaux_2BIOS01_08
retour à Accueil