Arthropode

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Arthropode

L'Arthropode est un embranchement d'animaux à symétrie bilatérale qui ont un squelette externe (exosquelette), un corps à segments multiples et des appendices pairs articulés. Cet embranchement, qui inclut les araignées, les acariens, les crustacés, les centipèdes et les insectes, est représenté presque partout et compte 75 p. 100 des espèces animales connues (plus de 923 000 espèces dans le monde et plus de 33 670 au Canada).

Structure

Les Arthropodes se distinguent par leur exosquelette chitineux sécrété par une couche sous-jacente de cellules épidermiques. L'exosquelette est composé de protéines et de chitine (une substance semblable à la cellulose) et est formé de deux couches : une épicuticule externe contenant généralement de la cire, qui réduit les pertes d'eau, et une procuticule interne. L'exosquelette est constitué de plaques (sclérites) et de cylindres de cuticule rigide reliés par des régions flexibles (membranes articulaires). La procuticule externe des sclérites est une exocuticule rigide, et le reste est une endocuticule plus molle.

Mouvement

Puisque leurs articulations n'ont pas d'exocuticule, les Arthropodes peuvent bouger leurs appendices et plier un segment par-dessus l'autre. Leurs mouvements sont produits par la contraction et le relâchement des fibres des muscles striés. La majorité des Arthropodes utilisent leurs appendices pour bouger, par exemple les espèces aquatiques s'en servent comme pagaie et les espèces terrestres, comme pattes.

Croissance

Les jeunes Arthropodes se développent en perdant et en remplaçant périodiquement leur exosquelette (mue), un processus régulé par des hormones (principalement l'ecdysone). La cavité corporelle est remplie de sang, et un coeur peu développé fait circuler le sang dans une ou plusieurs artères. Le sang des Arthropodes est habituellement incolore parce qu'il n'a pas les pigments respiratoires que contient le sang des Vertébrés. Les Arthropodes aquatiques respirent avec des branchies situées sur leurs appendices ou sur leurs segments corporels. Les espèces terrestres respirent avec des trachées ou des sacs pulmonaires dont les membranes sont agencées comme les feuilles d'un livre.

Organes sensoriels

Parmi les organes sensoriels de l'exosquelette, on compte des poils sensibles au son, au toucher, à l'odeur, au goût, à l'humidité ou à la température et, généralement, deux yeux composés ainsi qu'un oeil simple ou plusieurs yeux simples. L'information sensorielle est traitée par le système nerveux central qui consiste en un cerveau relié à une corde nerveuse ventrale faite de ganglions pairs (masses nerveuses) reliés longitudinalement par des paires de connections.

Régime alimentaire

Les Arthropodes se nourrissent de matière organique, vivante ou morte, ou parasitent parfois d'autres animaux. La structure de leur tube digestif et de leurs pièces buccales varie selon leur régime alimentaire. Les organes excréteurs sont les branchies, les glandes antennaires, les glandes coxales ou les tubes de Malpighi.

Reproduction et développement

La majorité des espèces d'Arthropodes ont des sexes séparés. Le sperme est généralement transmis à la femelle dans un sac scellé (spermatophore). Ce processus est généralement précédé d'un comportement élaboré. Les jeunes nouvellement éclos sont plus petits que leurs parents et diffèrent de ces derniers par leur forme, leur régime alimentaire et leur comportement. Ils passent au stade adulte en subissant une métamorphose régulée par des hormones.

Limite de taille

Leur taille est limitée par leur rapport surface-volume. La surface corporelle d'un Arthropode varie dans une proportion égale au carré de ses dimensions linéaires; et son poids, au cube. Les grands Arthropodes sont ainsi proportionnellement plus lourds que les petits, qui ont une surface corporelle proportionnellement plus grande.

Les petites formes terrestres doivent vivre dans des microhabitats humides pour éviter la dessication. Parce que la puissance des fibres musculaires est proportionnelle à la surface de section transversale, les grands Arthropodes sont proportionnellement plus faibles que les petits. Les grandes espèces sont trop lourdes et faibles pour se déplacer rapidement. De plus, elles ont de la difficulté à respirer puisque l'échange gazeux se fait principalement par simple diffusion. Par conséquent, les espèces terrestres sont quelque peu limitées quant à la taille et à l'habitat. Les espèces marines, supportées par l'eau, peuvent atteindre une très grande taille (jusqu'à 60 cm de longueur).

Évolution et phylogénie

Les Arthropodes ont probablement évolué dans les mers précambriennes, il y a plus de 570 millions d'années, du même ancêtre ou des mêmes ancêtres que les annélides, des vers de la classe des Polychètes (vers à plusieurs appendices semblables à des poils). Les plus anciens fossiles connus (cambrien inférieur, il y a 544 à 520 millions d'années) sont diversifiés, et plusieurs appartiennent à des groupes qui existent encore. Ces faits laissent croire que la séparation des lignées s'est produite bien avant cette période. On ne sait pas si les Arthropodes ont évolué d'un ancêtre commun ou de plusieurs ancêtres non apparentés. Les Arthropodes sont classés en quatre sous-embranchements décrits ci-dessous.

Trilobites

Les trilobites, aujourd'hui éteints, prédominaient dans les mers paléozoïques, il y a 544 à 250 millions d'années.

Chélicérates

Les Chélicérates sont les seuls Arthropodes sans antennes. Leur corps consiste en un céphalothorax (tête et thorax fusionnés) et un opisthosome (abdomen). Il porte une paire d'appendices en forme de pinces servant à l'alimentation, une paire de pédipalpes et quatre paires de pattes locomotrices. Ce groupe inclut les limules, les Pycnogonidés et les arachnides (araignées, tiques, acariens, scorpions) et compte plus de 64 550 espèces décrites, dont 3 225 se rencontrent au Canada.

Crustacés

Les Crustacés, qui comptent plus de 31 300 espèces connues, sont surtout marins, mais certaines espèces vivent en eau douce ou en milieu terrestre. Leur tête porte deux paires d'antennes, une paire d'yeux composés pédonculés ou non, deux mandibules et deux paires de maxillaires. La segmentation et les appendices du thorax et de l'abdomen varient selon l'espèce et le mode de vie. Leurs appendices sont biramés (séparés en deux branches) et leur servent à filtrer la nourriture, à respirer, à nager, à s'enfouir, à élever les jeunes et à se reproduire. Ce sous-embranchement inclut les puces d'eau, les copépodes, les balanes, les crabes, les homards, les écrevisses, les crevettes et d'autres groupes.

Uniramia

Ce sous-embranchement compte les Myriapodes (Centipèdes, millipèdes Symphyles et Pauropodes) et les Insectes. On en connaît quelque 760 000 espèces dans le monde, dont environ 30 580 au Canada, la grande majorité étant des Insectes. Certains scientifiques classent le sous-embranchement des Uniramia avec les Crustacés dans le sous-embranchement des Mandibulates en raison de la similarité de la structure de leur tête. La plupart des membres du sous-embranchement des Uniramia possèdent une paire d'antennes et de mandibules ainsi qu'une ou deux paires de maxillaires (généralement fusionnés au centre). Les Insectes ont trois paires de pattes non ramifiées. Les Myriapodes en ont plus. La majorité des Insectes adultes ont une ou deux paires d'ailes. Leurs segments corporels sont groupés en sections composées (deux chez les Myriapodes et trois chez les Insectes).

Groupes apparentés

Trois autres embranchements sont fréquemment classés avec les Arthropodes parce que leurs représentants ont des structures semblables à ceux-ci. Les Onychophores (péripates) comptent 70 espèces connues d'animaux terrestres semblables à des chenilles, qui vivent dans les tropiques et l'hémisphère Sud. Leur corps mou, couvert de cuticule flexible, se comprime bien dans des petits espaces.

Les Onychophores possèdent une paire d'antennes, une paire de mandibules en forme de pince, plusieurs paires de pattes ventrales non articulées et des organes internes présentant les caractéristiques des Annélides et des Arthropodes.

Les Tardigrades sont de petits (0,3 à 1,2 mm) animaux à huit pattes qui vivent dans l'eau pelliculaire sur la mousse, dans le sol ou dans l'eau douce ou salée et qui se nourrissent de cellules végétales, de détritus ou d'autres animaux. Ils partagent des caractéristiques avec les Gastrotriches (embranchement d'organismes aquatiques de forme quelque peu semblable à celle d'un ver) et les Arthropodes. On en connaît environ 400 espèces dont 48 se trouvent au Canada.

Les Pentastomides comptent environ 90 espèces, dont deux au Canada, appelées les linguatules, qui sont très spécialisés et qui infestent les poumons des Vertébrés, surtout des Reptiles. Certains auteurs croient qu'ils ont des affinités avec les Arachnides, les Myriapodes ou les Crustacés.