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27.2B : Caractérisation animale basée sur les caractéristiques du développement embryologique - Biologie


Les animaux peuvent être caractérisés par la présence d'un coelome, la formation de la bouche et le type de clivage cellulaire au cours du développement embryonnaire.

Objectifs d'apprentissage

  • Expliquer les façons dont les animaux peuvent être caractérisés par des caractéristiques du développement embryologique

Points clés

  • Les diploblastes contiennent deux couches germinales (endoderme interne et ectoderme externe), tandis que les triploblastes contiennent trois couches germinales (endoderme, mésoderme et ectoderme).
  • L'endoderme devient les voies digestives et respiratoires ; l'ectoderme devient l'enveloppe épithéliale externe de la surface corporelle et du système nerveux central ; et le mésoderme devient tous les tissus musculaires, les tissus conjonctifs et la plupart des autres organes.
  • Les triploblastes peuvent être encore classés en ceux sans coelome (acoelomates), ceux avec un vrai coelome (eucoelomates) et ceux avec de «faux» coelomes (pseudocoelomates).
  • Bilatéralement symétriques, les eucoélomates tribloblastiques peuvent être divisés en protostomes, ces animaux qui développent d'abord une bouche, et deuterstomes, ces animaux qui développent d'abord un anus et une bouche ensuite.
  • Chez les protostomes, le coelome se forme lorsque le mésoderme se divise au cours du processus de schizocoelie, tandis que chez les deutérostomiens, le coelome se forme lorsque le mésoderme se pince au cours du processus d'entérocoelie.
  • Les protostomes subissent un clivage en spirale, tandis que les deutérostomes subissent un clivage radial.

Mots clés

  • protostome: tout animal dont la bouche est dérivée d'abord du blastopore embryonnaire (« la bouche d'abord »)
  • deutérostome: Tout animal dans lequel le pore initial formé lors de la gastrulation devient l'anus, et le deuxième pore devient la bouche
  • diploblaste: une blastula dans laquelle se trouvent deux couches germinales primaires : l'ectoderme et l'endoderme
  • triploblaste: une blastula dans laquelle se trouvent trois couches germinales primaires : l'ectoderme, le mésoderme et l'endoderme ; formé lors de la gastrulation de la blastula
  • acoélomate: tout animal sans coelome, ni cavité corporelle
  • coelomate: tout animal possédant une cavité remplie de liquide à l'intérieur de laquelle le système digestif est suspendu.
  • schizocoelie: le processus par lequel les embryons animaux protostomiens se développent ; il se produit lorsqu'un coelome (cavité corporelle) est formé en divisant le tissu embryonnaire mésodermique
  • enterocoely: le processus par lequel les embryons animaux deutérostomiens se développent ; le coelome se forme à partir de poches « pincées » hors du tube digestif

Caractérisation animale basée sur les caractéristiques du développement embryologique

La plupart des espèces animales subissent une séparation des tissus en couches germinales au cours du développement embryonnaire. Ces couches germinales se forment pendant la gastrulation, se développant en tissus et organes spécialisés de l'animal. Les animaux développent deux ou trois couches de germes embryonnaires. Les animaux à symétrie radiale sont des diploblastes, développant deux couches germinales : une couche interne (endoderme) et une couche externe (ectoderme). Les diploblastes ont une couche non vivante entre l'endoderme et l'ectoderme. Les animaux à symétrie bilatérale sont appelés triploblastes, développant trois couches tissulaires : une couche interne (endoderme), une couche externe (ectoderme) et une couche intermédiaire (mésoderme).

Couches germinales

Chacune des trois couches germinales d'une blastula, ou boule de cellules en développement, devient des tissus et des organes corporels particuliers. L'endoderme donne naissance à l'estomac, aux intestins, au foie, au pancréas et à la muqueuse du tube digestif, ainsi qu'à la muqueuse de la trachée, des bronches et des poumons des voies respiratoires. L'ectoderme se développe en l'enveloppe épithéliale externe de la surface du corps et du système nerveux central. Le mésoderme, la troisième couche germinale qui se forme entre l'endoderme et l'ectoderme dans les triploblastes, donne naissance à tous les tissus musculaires (y compris les tissus cardiaques et les muscles des intestins), les tissus conjonctifs tels que le squelette et les cellules sanguines, et la plupart des autres organes viscéraux tels que que les reins et la rate.

Présence ou absence d'un coelome

Les triploblastes peuvent être différenciés en trois catégories : ceux qui ne développent pas de cavité corporelle interne appelée coelome (acoelomates), ceux qui ont un vrai coelome (eucoelomates) et ceux qui ont de « faux » coelomes (pseudocoelomates).

Acoélomates

Les triploblastes qui ne développent pas de coelome sont appelés acoélomates : leur région mésoderme est entièrement remplie de tissu. Les vers plats du phylum des Platyhelminthes sont des acoélomates.

Eucoélomates

Les eucoélomates (ou coelomates) ont un véritable coelome qui apparaît entièrement dans la couche germinale du mésoderme et est tapissé d'une membrane épithéliale. Cette cavité cœlomique représente un espace rempli de liquide qui se situe entre les organes viscéraux et la paroi corporelle. Il abrite le système digestif, les reins, les organes reproducteurs et le cœur, et il contient le système circulatoire. La membrane épithéliale tapisse également les organes du coelome, les connectant et les maintenant en position tout en leur permettant une certaine liberté de mouvement. Les annélides, les mollusques, les arthropodes, les échinodermes et les cordés sont tous des eucoélomates. Le coelome offre également un espace pour la diffusion des gaz et des nutriments, ainsi qu'une flexibilité corporelle et une motilité animale améliorée. Le coelome fournit également un amorti et une absorption des chocs pour les principaux systèmes organiques, tout en permettant aux organes de se déplacer librement pour un développement et un placement optimaux.

Pseudocoélomates

Les pseudocoelomates ont un coelome dérivé en partie du mésoderme et en partie de l'endoderme. Bien que toujours fonctionnels, ceux-ci sont considérés comme de faux coelomes. Le phylum Nematoda (vers ronds) est un exemple de pseudocoélomate.

Développement embryonnaire de la bouche

Bilatéralement symétriques, les eucoélomates tribloblastiques peuvent être divisés en deux groupes en fonction des différences dans leur développement embryonnaire précoce. Ces deux groupes sont séparés en fonction de l'ouverture de la cavité digestive qui se développe en premier : la bouche (protostomes) ou l'anus (deutérostomes). Le mot protostome vient du mot grec signifiant « la bouche d'abord. « Les protostomes comprennent les arthropodes, les mollusques et les annélides. Deutérostome vient du mot qui signifie « seconde bouche ». » Les deutérostomes regroupent des animaux plus complexes comme les cordés, mais aussi quelques animaux simples comme les échinodermes.

Développement du Coelome

Le coelome de la plupart des protostomes est formé par un processus appelé schizocoely, lorsqu'une masse solide du mésoderme se sépare et forme l'ouverture creuse du coelome. Les deutérostomes diffèrent en ce que leur coelome se forme par un processus appelé entérocœlie, lorsque le mésoderme se développe sous forme de poches qui sont pincées du tissu endodermique. Ces poches finissent par fusionner pour former le mésoderme, qui donne alors naissance au coelome.

Clivage embryonnaire

Les protostomes subissent un clivage en spirale : les cellules d'un pôle de l'embryon sont tournées et donc désalignées par rapport aux cellules du pôle opposé. Ce clivage en spirale est dû à l'angle oblique du clivage. Les protostomes subissent également un clivage déterminé : le destin de développement de chaque cellule embryonnaire est prédéterminé. Les deutérostomes subissent un clivage radial où les axes de clivage sont soit parallèles soit perpendiculaires à l'axe polaire, ce qui entraîne l'alignement des cellules entre les deux pôles. Contrairement aux protostomes, les deutérostomes subissent un clivage indéterminé : les cellules restent indifférenciées jusqu'à un stade de développement ultérieur. Cette caractéristique des deutérostomes se reflète dans l'existence de cellules souches embryonnaires familières, qui ont la capacité de se développer en n'importe quel type cellulaire.


27.2B : Caractérisation animale basée sur les caractéristiques du développement embryologique - Biologie

La plupart des espèces animales subissent une séparation des tissus en couches germinales au cours du développement embryonnaire. Rappelons que ces couches germinales se forment au cours gastrulation, et que chaque couche germinale donne généralement naissance à des types spécifiques de tissus et d'organes embryonnaires. Les animaux développent deux ou trois couches germinales embryonnaires (Figure 1). Les animaux qui présentent une symétrie radiale, biradiale ou de rotation développent deux couches germinales, une couche interne (endoderme ou mésendoderme) et une couche externe (ectoderme). Ces animaux sont appelés diploblastes , et ont une couche intermédiaire non vivante entre l'endoderme et l'ectoderme (bien que des cellules individuelles puissent être distribuées à travers cette couche intermédiaire, il n'y a pas cohérent troisième couche de tissu). Les quatre clades considérés comme diploblastiques ont différents niveaux de complexité et différentes voies de développement, bien qu'il existe peu d'informations sur le développement de Placozoa. Les animaux plus complexes (généralement ceux à symétrie bilatérale) développent trois couches tissulaires : une couche interne (endoderme), une couche externe (ectoderme) et une couche intermédiaire (mésoderme). Les animaux avec trois couches de tissus sont appelés triploblastes .

Figure 1. Embryons diploblastiques et triploblastiques. Au cours de l'embryogenèse, les diploblastes développent deux couches germinales embryonnaires : un ectoderme et un endoderme ou mésendoderme. Les triploblastes développent une troisième couche, le mésoderme, qui provient du mésendoderme et réside entre l'endoderme et l'ectoderme.

Question de pratique

Laquelle des affirmations suivantes concernant les diploblastes et les triploblastes est fausse ?

  1. Les animaux qui présentent une symétrie radiale sont des diploblastes.
  2. Les animaux qui présentent une symétrie bilatérale sont des triploblastes.
  3. L'endoderme donne naissance à la muqueuse du tube digestif et des voies respiratoires.
  4. Le mésoderme donne naissance au système nerveux central.

Chacune des trois couches germinales est programmée pour donner naissance à des tissus et organes corporels spécifiques, bien qu'il existe des variations sur ces thèmes. D'une manière générale, l'endoderme donne naissance à la muqueuse du tube digestif (y compris l'estomac, les intestins, le foie et le pancréas), ainsi qu'à la muqueuse de la trachée, des bronches et des poumons des voies respiratoires, ainsi que quelques d'autres structures. L'ectoderme se développe dans la couverture épithéliale externe de la surface du corps, le système nerveux central et quelques autres structures. Le mésoderme est la troisième couche germinale qu'il forme entre l'endoderme et l'ectoderme dans les triploblastes. Cette couche germinale donne naissance à tous les tissus musculaires spécialisés (y compris les tissus cardiaques et les muscles des intestins), les tissus conjonctifs tels que le squelette et les cellules sanguines, et la plupart des autres organes viscéraux tels que les reins et la rate. Les animaux diploblastiques peuvent avoir des types de cellules qui remplissent de multiples fonctions, telles que les cellules épithéliomusculaires, qui servent de couverture ainsi que les cellules contractiles.


Quelques découvertes récentes

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Manuels

Les étudiants de l'UNSW ont accès en ligne à la 10e édition actuelle. via l'abonnement à la bibliothèque UNSW (avec connexion Zpass étudiant).


Remarques finales

Notre discussion ici révèle un spectre remarquablement large de mécanismes de régulation impliqués dans le contrôle de l'expression de Hox, dont beaucoup ont été conservés au cours de l'évolution entre les insectes et les mammifères (tableau 1). Cependant, il faut noter que la présence de mécanismes de régulation similaires chez les mouches et les souris n'implique pas nécessairement une origine commune et pourrait plutôt être le résultat d'une évolution convergente. Bien que chaque mécanisme de régulation de Hox soit susceptible d'avoir ses propres propriétés intrinsèques, il est important de noter que bon nombre des mécanismes présentés semblent être liés les uns aux autres soit par l'entrée régulatrice conférée par des facteurs communs, soit par d'autres formes de couplage fonctionnel.

Résumé des principaux mécanismes moléculaires contrôlant l'expression du gène Hox dans Drosophile et souris