Evolution du système locomoteur 2BIDF07 08

Bonne introduction. Traitement pertinent mais il reste à dégager la tendance évolutive.

Qu'est-ce que le système locomoteur ?

Pour assouvir leurs besoins (se nourrir, se reproduire ou fuir un prédateur), la plupart des animaux doivent se déplacer. Ces déplacements peuvent être rapides et à grande échelle, comme chez la sterne arctique lors des migrations, ou lents et à petite échelle comme chez l'étoile de mer. La locomotion s'agit d'une activité complexe qui requiert la coopération et la coordination de nombreux systèmes d'organes, de membres et/ou de muscles qui permettent le déplacement des différents animaux. Il existe plusieurs types de locomotions, qui suivent une évolution dans cet ordre: la locomotion aquatique, la locomotion terrestre et la locomotion aérienne (ou de vol). La locomotion caractérise très généralement le règne animal. Toutefois, il existe certains animaux qui n'ont pas la capacité de se déplacer (éponges, coraux, huitres, etc.). Il se suit une évolution de la locomotion depuis les premiers animaux pluricellulaires qui n'ont pas la capacité de se mouvoir, à une locomotion bien plus sophistiquée à l'aide des organes, membres et muscles. En outre, il y a une évolution du système locomoteur qui débute avec les spongiaires, et qui se poursuit jusqu'aux vertébrés.

La locomotion aquatique

La locomotion, cette capacité qu’ont les hommes et les animaux à se déplacer activement d’un point à un autre, caractérise la vie bien plus que toute autre fonction organique. Elle contribue aussi à la survie des espèces et à leur diversification. Entre diverses activités vitales (reproduction, fuite, recherche de nourriture, d’un territoire ou d’un environnement meilleur), on trouve la locomotion. La première étape évolutive de cette locomotion, est la locomotion aquatique. En effet, certains des premiers organismes, comme la paramécie, le volvox ou encore l'amibe, se déplacent grâces à des cils, des flagellés ou des pseudopodes. Quant aux animaux, dans le milieu aquatique, ils se déplacent dans l'eau, souvent en nageant, grâce à des nageoires (l'ensemble des poissons, requins, etc.), avec des pattes (crabes, langoustes, etc.) ou bien avec des tentacules (pieuvres, etc.), tandis que d'autres n'ont pas cette aptitude-là et sont souvent sessiles ou flottent passivement (c'est le cas des éponges, huitres, coraux, etc.). Quelques-uns des organismes réussirent à se mouvoir plus facilement et plus rapidement. Ils adoptèrent donc de nouvelles capacités (digestives, de déplacement, etc.) qui leur permirent de quitter le milieu aquatique. D'autres animaux n'ont pas totalement quitté le monde maritime, ils se sont adaptés au milieu terrestre et au milieu aquatique : c'est le cas de, par exemple, l'ornithorynque, le crocodile, le castor, etc.

La locomotion terrestre

La deuxième étape de l'évolution du système locomoteur, est celle de la locomotion terrestre. En effet, des évolutions ont permis, chez certains organismes, de devenir capables de quitter le milieu aquatique pour ainsi vivre en milieu terrestre. Les différentes formes de locomotions terrestres incluent le fait de marcher, sauter ou ramper. Pour pouvoir se déplacer, les animaux utilisent donc beaucoup d'énergie. Cette énergie potentielle élastique est stockée dans les tendons pour facilité le déplacement. Il leur faut donc un fort cadre musculaire squelettique pour leur permettre des bons appuis et une coordination distinguée. Chez les marcheurs, il existe deux types de fonctionnements. La première étant observé chez les hommes, les hérissons, etc... où la totalité de la patte ou du pied se pose sur le sol à chaque pas pour permettre un bon équilibre du corps en question. Un deuxième stade est réalisé chez les chats, les chiens et de nombreux rongeurs; dans lequel les membres ne reposent que sur les orteils et les doigts. La paume de la patte et la plante du pied ne touche pas le sol, ce qu'il leur permet d'amortir les chutes provoquées par les sauts. Pour accroître leur vitesse de déplacement, les animaux ont deux possibilités distinctes. Soit d'augmenter la fréquence de leurs mouvements locomoteurs, ou bien d'allonger leurs pas pour faire de grandes enjambées. La première donne à l'animal en question un bon équilibre mais diminue la vitesse de course comme c'est le cas chez les humains. La deuxième elle, au contraire, augmente considérablement la vitesse de course mais diminue l'équilibre et donc augmente les chances de chutes de l'animal comme c'est le cas chez les guépards.

Le saut consiste, chez les animaux et les humains, à se propulser dans l'air grâce à une poussée des membres sur le sol souvent en faisant une contracture et une extension du bassin et d'autres membres (le kangourou, l'antilope, etc.).

Chez les animaux qui rampent on retrouve les mollusques (l'escargot, la limace, etc.), qui sont dépourvus de squelettes internes osseux et de pattes. Les animaux qui rampent ne sont donc pas munis d'articulations.

La locomotion aérienne

La locomotion aérienne, ou locomotion de vol, est la troisième et dernière étape de l'évolution du système locomoteur. Ainsi, certains animaux sont devenus capables, après certaines évolutions, de quitter le milieu terrestre et de voler dans les airs. Seuls les amphibiens n'y sont jamais parvenus, n'ayant pas subis une évolution musculaires, des membres, ou autres, leurs permettant cela. Pour voler, un animal a besoin d’une surface portante lui permettant de s’appuyer sur l’air et de produire une force ascensionnelle. Cette surface est formée par les plumes des ailes chez l’oiseau et par un repli de peau chez la chauve-souris, appelé patagium. Les mouvements de vol qui s’opposent à la résistance de l’air sont essentiellement assurés par l’épaule, dont les muscles moteurs se concentrent à la base du membre, à proximité du centre de gravité, qui est très antérieur. Les autres articulations de l’aile sont réduites à des charnières ; leur rôle est d’ajuster la taille du patagium. Les muscles qui servaient à stabiliser ces articulations se réduisent, diminuant du même coup le poids de l’aile. Des mammifères, comme certains écureuils et marsupiaux, pratiquent le vol plané : ils sont capables de s’élancer dans les airs pour se déplacer d’arbre en arbre. Dans ce cas, il ne s’agit nullement d’un vol actif, la peau tendue entre les membres de l’animal ayant alors un rôle de parachute. Certains reptiles volants fossiles, les ptérosaures, présentaient, eux aussi, un patagium. Ils pouvaient mesurer jusqu’à 9 mètres d’envergure, ce qui leur assure le statut de plus grands vertébrés ailés de tous les temps. Dans leur cas, la surface portante était soutenue par le bras, l’avant-bras et surtout un seul doigt très allongé, fait de quatre phalanges.

Qu'est-ce que l'évolution du système locomoteur ?

L'évolution du système locomoteur est un long processus biologique dans lequel les caractéristiques locomotrices des organismes changent au cours des générations. Pour cette raison, nous pouvons dire que les bactéries, les plantes, les insectes, les oiseaux et les mammifères ont eu des systèmes locomoteurs très anciens et très différents de ceux qu'ils possèdent maintenant. Ces changements, au fil des générations, ont été enregistrés dans la structure des gènes.

Bien!

Le système locomoteur n'est pas un système indépendant, il fonctionne grâce à la connexion de divers systèmes.

Évolution du système locomoteur

Depuis l'ancêtre commun de tous les animaux, il s'est formé trois domaines d'animaux pluricellulaires différents :

1. Les éponges, qui n'ont pas grand chose à voir avec les autres animaux.
2. Les cnidaires et les autres animaux associés à une structure simple
3. Tous les autres animaux avec une symétrie bilatérale.

Nous pouvons supposer que les premiers animaux étaient constitués d'organes mous, sans coquille ou de carapace. Il est donc très difficile de trouver des fossiles qui nous racontent le début de la première étape dans l'évolution de la locomotion des animaux.

Dans l'évolution des animaux, il y a plusieurs étapes importantes. En tout premier lieu, le passage de l'éponge aux cnidaires. Ses cellules sont disposées de façon à former deux types de tissus, l'épiderme externe et un interne. Entre les deux, il se trouve une couche gélatineuse. Ils ont aussi un réseau de diffusion de nerfs. Une seconde étape importante, a été l'apparition du premier vers plat, avec une symétrie bilatérale et la troisième couche cellulaire, le mésoderme.La présence de la symétrie défini un pôle antérieur, qui commence à concentrer les cellules nerveuses et les organes sensoriels pour former une tête primitive.

Chez les annélides, il se trouve un coeloma, une cavité remplie de liquide dans lequel s'inscrivent les différents organes. Il apparaît également à la segmentation, c'est-à-dire que son corps est formé par une série de modules avec une structure analogue et répétée.Les arthropodes ont développés un squelette externe articulé, la carapace, qui couvre l'ensemble du corps et de ses divers appendices, ce qui rend la circulation plus efficace. Les insectes ont été les premiers animaux à avoir conquis le milieu terrestre. Les vertébrés ont également développés un squelette articulé, bien que, dans ce cas, il soit interne.

Quelles sont les systèmes qui forment le système locomoteur ?

Les trois systèmes qui rendent le mouvement possible sont:

1. Le système nerveux pour la génération et la modulation des commandes motrices.
2. Le système musculaire, formé par les muscles qui se lient aux os.
3. Le système squelettique, qui est l'élément passif constitué par les os, les ligaments et le cartilage articulaire.

Comment ces différents systèmes ont-ils évolués ?

Chez les premières cellules procaryotes qui ont donné lieu à des eucaryotes se sont, par la suite, diviser dans les domaines qui ont donné naissance à des plantes, des insectes et des animaux. Nous pouvons constater que ces cellules, avant qu'elles ne se forment en des systèmes pluricellulaires, étaient spécialisées selon leur fonction.

Ainsi, les cellules de la plante n'ont pas de cils ou de flagelles qui leurs permet de se mouvoir. Néanmoins, elles possèdent des parois autour d'elles-même, pour se protéger de son environnement et en même temps leurs donner un appui structurel.

Pour déterminer l'évolution ultérieure de ces systèmes, nous nous basons sur différents éléments scientifiques qui sont :

1. Les preuves paléontologiques, comme le processus de formation des pattes des chevaux ou encore le processus d'atrophie de l'os du pied (par l'existence d'os qui ont perdus leur utilité, ou qui ont atrophiés).
2. Les preuves biologiques, en distinguant les organes similaires remplissant la même fonction, quoique leurs anatomies soient différentes (comme les ailes d'un insecte et d'un oiseau), les organismes de contrepartie qui ont une fonction physiologique et enfin, la formation de ces organismes (comme les ailes d'une chauve-souris, les nageoires d'une baleine ou bien les pattes d'un chien).
3. Les preuves embryologiques, c'est-à-dire le développement embryonnaire des vertébrés.

Intéresant...

Les systèmes locomoteurs chez les différents animaux pluricellulaires

• Les spongiaires : représentés par les éponges, elles n'ont pas la capacité de se déplacer. Elle sont sessiles. Pour se nourrir, elles doivent faire venir leur nourriture jusqu'à elles grâce à un système de circulation et de filtration de l'eau.
• Les cnidaires : ce sont des animaux filtreurs. Leur nourriture est apportée soit par les courants, soit grâce à leur capacité à se déplacer, pour la méduse. Les méduses se déplacent en se laissant porter par les courants près de la surface de l’eau. Certaines nagent activement en ouvrant et fermant leur ombrelle comme un parapluie et avancent ainsi par saccades, en refoulant l’eau comme une pompe. La locomotion s’effectue donc au moyen des tentacules, mais également de son anneau musculeux.
• Les échinodermes : de nombreux échinodermes possèdent de petites structures charnues, les pieds ambulacraires, reliés à un système hydraulique interne complexe (le système aquifère) fonctionnant à l’eau de mer, qui permettent aux étoiles de mer et aux oursins de se mouvoir sur le fond.
• Les vers plats : la locomotion des vers plats libres est basée sur un mouvement ciliaire. L'épiderme de la face ventrale de ces animaux contient de nombreuses cellules glandulaires qui produisent du mucus. Ce mucus sert à lubrifier le substrat et à faciliter le mouvement de l'animal. Près de 50% des dépenses énergétiques de ces animaux viennent de la production de mucus.
• Les vers ronds : ils ont des micro filaments orientés dans le sens antéro-postérieur. Ils ne peuvent se contracter que dans le sens antéro-postérieur, ce qui leur donne un déplacement imprécis, par ondulation. Ces mouvements ne sont pas très efficaces dans l'eau, mais ils sont facilités par la présence de particules sur lesquelles le vers rond peut s'appuyer.
• Les mollusques :
  • Les gastéropodes : les cils et le mucus jouent un rôle dans la locomotion des gastéropodes, comme chez les vers plats qui ont un mode de vie libre.
  • Les céphalopodes : ils se déplacent principalement en projetant l'eau contenue dans la cavité du manteau par un siphon, un peu à la manière des moteurs à réaction. L'eau est expulsée lors de la contraction des muscles du manteau, et le siphon peut être orienté de manière à diriger l'animal vers l'endroit voulu. C'est le cas de la pieuvre.
  • Les bivalves : plusieurs bivalves ne se déplacent pas du tout, et leur pied est transformé en filaments collants qui servent à attacher l'animal au substrat. Les bivalves qui vivent dans les sédiments doivent toutefois se déplacer pour éviter d'être enfouis. Leur pied musculeux est utilisé pour tirer l'animal. Le squelette hydrostatique permet de modifier la forme du pied qui peut alors pénétrer dans les sédiments, puis servir de point d'ancrage pour que la contraction des muscles permettent à l'animal de se tirer vers l'avant.
• Les arthropodes :
  • Les insectes : ils possèdent tous les types de locomotion : la marche, le saut, le vol et éventuellement la nage. Les tout premiers “aviateurs” de l'histoire de la Terre ressemblaient aux libellules, possédaient deux paires d'ailes auxquelles les muscles du vol étaient directement rattachés, et étaient incapables de replier leur ailes sur leur abdomen.La plupart des insectes actuels, qui descendent de ces premiers insectes volants, ont simplifié leur anatomie en réduisant à une le nombre de paires d'ailes ou en faisant fonctionner leur deux paires comme une seule, et en utilisant un système d'attachement indirect des muscles du vol. Il y a donc chez ces insectes une véritable évolution musculaires, des membres, etc.
  • Les crustacés : certains crustacés sont nageurs comme les crevettes, d'autres se déplacent sur le fond comme la langouste ou le homard.
• Les vertébrés : les vertébrés sont généralement pourvus de pattes qui possèdent des articulations contrôlées pas les nerfs. Ils se déplacent de différentes manières, de la marche jusqu'au saut, en passant par la course et d'autres types de déplacements expliqués au point plus haut "La locomotion terrestre". Les mécanismes de locomotion sont tous basés sur la contraction musculaire, c'est-à-dire que les muscles sont contractés pour effectuer un déplacement et se relâchent pour, par exemple, atterrir lors d'un saut.
  • Les poissons : dans le monde aquatique, la grande majorité des êtres vivants vont se déplacer en prenant appui sur l'eau. Chez les poissons, la locomotion est assurée par un mouvement ondulatoire du corps et des nageoires.
  • Les reptiles : les reptiles ont un centre de gravité peu élevés car, chez les crocodiles par exemple, nous pouvons observer que leur ventre touche pratiquement le sol. Cependant ils utilisent le même type de fonctionnement de déplacement que la plupart des vertébrés. Pour les serpents, leur déplacement se fait en rampant car ils sont dépourvus de pattes. Le déplacement du crotale et de certaines vipères est assez particulier: la partie antérieure du corps reste immobile et prend appui sur le substrat (une base permettant une action); en arrière, la partie restante du corps ondule et se raccourcit. Puis c'est au tour de la partie située en arrière de prendre appui sur le sol en restant immobile et c'est la partie en avant qui s'allonge, ce qui fait avancer le reptile sur le sol. Il s'agit d'un glissement de toute la partie du corps qui fait donc avancer le serpent et le rend très vif à l'attaque.
  • Les oiseaux : ils savent marcher, courir, sauter, grimper, voler et même nager.
  • Les mammifères : les ancêtres distants de nos mammifères avaient cinq doigts de pieds et de petits membres de taille quasi-équivalente. Beaucoup de petits mammifères (particulièrement les insectivores et les rongeurs) n'ont pas beaucoup évolués. Ils se déplacent toujours en courant sur leurs quatre pattes ou en grimpant sur le tronc des arbres et le long des branches. Mais chez beaucoup d'autres mammifères, la forme des membres a complètement changé, permettant ainsi de se mouvoir de manière très différente et plus variée. Certains primates primitifs grimpent comme les premiers mammifères, en utilisant leurs griffes pour maintenir leur prise, mais d'autres primates (singes et grands singes) grimpent d'une autre manière. Ces animaux ont de grandes pattes, des doigts de pieds qui agrippent et des ongles plats au lieu de griffes. Ils peuvent non seulement se mouvoir le long des branches, mais aussi s'y pendre. Sur la terre ferme, les mammifères un peu plus grands, tels les blaireaux, marchent sur la plante des pieds. Cette démarche fonctionne bien pour maintenir une prise, mais il n'en va pas de même pour les mouvements rapides. Les mammifères chasseurs, tels les chats et les chiens, ont de longues pattes fines. Au lieu de marcher sur la plante des pieds, ces animaux marchent sur les coussinets charnus de leurs pieds, et leurs talons ne touchent pas le sol. Cette adaptation réduit les frictions et augmente la puissance permettant ainsi des mouvements plus rapides. Les animaux à sabots suivent cette adaptation mais ils l'ont améliorée. Un petit groupe varié de mammifères, tels les gerboises et les kangourous, ont cessé de se déplacer sur quatre pattes. Ils sautent sur leurs deux pattes postérieures. Sauter fonctionne mieux pour se déplacer dans les grands espaces. Chaque fois qu'un mammifère saute, et qu'il entre en contact avec le sol, les tendons de ses pattes s'étirent comme un élastique. Beaucoup de mammifères vivant dans les forêts ont des rabats de peau qui agissent comme des ailes, ce qui leur permet de planer d'un arbre à l'autre. Mais les chauves-souris sont les seuls mammifères qui volent. Les ailes d'une chauve-souris sont des pattes antérieures entièrement modifiées. Elles comprennent, à leurs extrémités, quatre longs doigts qui fonctionnent comme les rayons d'un parapluie et, qui s'ouvrent pour supporter les ailes. Le cinquième doigt, beaucoup plus court, a un ongle courbé, qui sert souvent à nettoyer la fourrure. A la place d'avoir des pattes, les mammifères marins ont des nageoires robustes. Les phoques ont quatre membres et ils utilisent leurs pattes postérieures pour nager. Par contre, chez les baleines, les membres postérieurs ont disparu, ne laissant que de minuscules vestiges osseux cachés à l'intérieur de leur corps. Pour se mouvoir, les baleines utilisent leur queue.

Les tendances évolutives du système locomoteur - Synthèse

Comme nous avions pu le voir, l'évolution du système locomoteur s'est fait à petit à petit... Les animaux ont tout d'abord conquis le milieu aquatique pour passer au milieu terrestre et finir, par la suite, au milieu aérien. Leurs passages ne se sont donc pas fait d'un seul coup, car il a fallu des millions et des millions d'années avant d'en arriver là. Tout d'abord, dans le domaine aquatique, il y avait les protistes qui n'étaient que de minuscules êtres vivants qui n'étaient pourvus que de cils ou de flagelles pour se déplacer. Ensuite, sont venus les animaux avec l'apparition des spongiaires qui, eux, ne sont capables d'aucun mouvement. Ensuite, les animaux ont été pourvus de tentacules les aidant légèrement à se déplacer en hauteur et en profondeur (cnidaires/échinodermes), même si le courant reste le principal élément de locomotion passif. Il y eu ensuite les vers et les gastéropodes qui, eux, se déplacement grâce à leurs cils. Ils étaient déjà capables de se déplacer librement. Il eu ensuite l'apparition des poissons qui sont pourvus d'un squelette interne osseux et de nageoires qui leurs permettent une réelle direction et de réels déplacements libres. Il y eu ensuite l'apparition des premiers éléments moteurs avec l'apparition d'un moteur à siphon pour se déplacer sur le fond des mers et des océans (céphalopodes/crustacés). Le passage du milieu aquatique au milieu terrestre commence à se faire au stade des céphalopodes et des arthropodes, qui commencèrent déjà à être équipés de membres permettant le déplacement terrestre, tel que de minuscules pattes (arachnides). Ensuite est venu le temps des vertébrés qui sont équipés de pattes possédant des articulations avec des déplacements dus à la contraction des muscles possédant des nerfs, qui sont sensibles à tous types de mouvements. Il y a déjà, à cette étape là, une grande évolution des animaux. Les premiers animaux qui ont commencés à voler fût , par hypothèse, les dinosaures avec la première apparition des ailes dans leur dos qui permettent de soulever le poids de l'animal en question, et de voler (les ptérosaures). Ce système est aussi apparu chez les oiseaux qui, eux, sont plus légers, ce qui permet un déplacement rapide et très utile pour chasser des proies. En conclusion, nous pouvons dire que la tendance évolutive s'est fait d'étape en étape, en passant par des animaux très simple comme les spongiaires, et en terminant par des animaux très complexe comme nous, les êtres humains et les mammifères.

Brève description des système locomoteurs correctes. Vous devrez ensuite en dégager des tendances évolutives. Apparition d'un squelette, structures musculaires, complexité des membres, développement des aires motrices, ...