Rouge sang !

Saviez-vous que Peter Jackson avant de réaliser le Seigneur des anneaux fut un réalisateur de film gore à très petit budget ? (Voir par exemple "Braindead" ou "Bad Taste"…)  Autre film bien adapté à notre sujet du jour: "Sweeney Todd, le diabolique barbier de Fleet Street" de Tim Burton. Et que dire encore de la série Dexter, où le personnage principal est un expert de l’analyse des tâches de sang et également un tueur en série.  Vous l'aurez deviné, notre sujet du jour est le sang. Star des films d’horreur, sa couleur rouge vif met nos sens en alerte, et suffit à faire détourner le regard des plus sensibles (C’est d’ailleurs pour cela que les orcs ont le sang noir et non rouge dans le Seigneur des anneaux : on  évite ainsi l’interdiction du film au moins de 12 ans ...). Mais à quoi est due cette couleur si intense ? Et pourquoi le sang non oxygéné des veines est-il toujours représenté plus sombre ou plus bleu que le sang oxygéné des artères ?

Chronique de dissection : la souris

Ce sont parmi les expériences les plus marquantes de l’enseignement ; souvent critiquées ou évoquées comme un traumatisme, les dissections n’en sont pas moins un remarquable exercice d’observation aux nombreuses vertus pédagogiques. Dans ces articles intitulés « chroniques de dissection » je reviendrai sur quelques TP de biologie animale de l’UPPA.

Système digestif de la souris blanche.

Un modèle biologique incontournable

« C’est sans aucun doute le mammifère qui a le plus contribué aux progrès de la science », voilà ce que l’on dit de la souris blanche, Mus musculus, dans nos manuels. Bien sur de mon point de vue, le mammifère qui a le plus contribué à la science c’est l’Homme (on fera abstraction de mickey, minus et cortex et autre souris surdoués)…  Mais tout de même, comment expliquer l’incroyable contribution de ce rongeur qui avant l’avènement de la science était considéré comme un fléau des greniers à grain…

En réalité, ce succès s’explique parce que la souris rempli tous les critères d’un modèle biologique :

Tout d’abord l’élevage des souris est économique, avec un faible volume occupé, et une consommation de 5g de nourriture par jour seulement. De plus la reproduction est aisée et rapide avec 5 à 15 portées par an, chacune donnant naissance à une dizaine de souriceaux, soit une cinquantaine de souriceaux par femelle par an ! Cette capacité à se reproduire rapidement associé à une durée de vie courte correspond à une stratégie r : c’est en fait une façon de compenser par le nombre une mortalité naturelle (prédation, famine etc.) importante. On oppose cette stratégie à la stratégie K (longue durée de vie, animaux de grande taille, reproduction en faible nombre).

Autre critère ; la souris est un excellent représentant des mammifères (50% des espèces de mammifères sont des rongeurs), et sa proximité avec l’Homme est suffisante pour bien des études (99% de gènes communs). Dernier point, la somme de connaissances accumulées sur l’espèce, permet de lancer pratiquement n’importe quel type d’étude, à titre d’exemple le séquençage du génome de la souris est terminé depuis 2003.)

Chronique de dissection : la grenouille

Ce sont parmi les expériences les plus marquantes de l’enseignement ; souvent critiquées ou évoquées comme un traumatisme, les dissections n’en sont pas moins un remarquable exercice d’observation aux nombreuses vertus pédagogiques. Dans ces articles intitulés « chroniques de dissection » je reviendrai sur quelques TP de biologie animale de l’UPPA. 

La grenouille verte

Gardiennage pré-copulatoire et dimorphisme sexuel.

L’espèce du jour est la grenouille verte, Rana esculenta, c’est la grenouille la plus fréquente en France. On la rencontre souvent à proximité des mares et des berges peu profondes des étangs, qu’elles ne quittent que très rarement contrairement à de nombreux autres amphibiens qui mènent une vie plus terrestre.

Une rapide étude morphologique permet de mettre en évidence un dimorphisme sexuel plus ou moins marqué. Outre la taille (le mâle est souvent plus petit que la femelle), un premier caractère est  la présence de sacs vocaux en arrière de la bouche qui permettent un chant fort et varié apte à faire chavirer la plus belle des grenouilles femelles !
Une fois la belle charmée le mâle va user de son deuxième caractère sexuel secondaire : la callosité rugueuse de l’index (seulement 4 doigts à l’avant, le pouce étant régressé) lui permettant de s’agripper au dos glissant de sa partenaire annuelle. Il va ainsi rester accroché sur le dos de la femelle (amplexus photo de droite) jusqu’à ce que celle-ci ponde un chapelet d’ovocytes dans l’eau généralement emmêlé autour des végétaux  des berges. La fécondation est donc externe, et c’est pour s’assurer d’être le seul à féconder les ovocytes que le mâle s’agrippe à la femelle.  C’est un exemple de gardiennage pré-copulatoire (mate-guarding), une étape clé de la reproduction qui correspond à une forme de une sélection sexuelle. En effet les mâles se retrouvent en compétition pour l’accès aux femelles les plus fécondes et les plus proches de la ponte. Inversement pour les femelles un gardiennage pré-copulatoire long est un gage de qualité du mâle et donc une forme de sélection (en plus du chant).

[Les sacs vocaux (à gauche) et la callosité sur le doigt N°2 (à droite) chez le mâle. La callosité ne s’observe qu’en période de reproduction, la coloration peut-également varier énormément.

Chronique de dissection : Le maquereau

Ce sont parmi les expériences les plus marquantes de l’enseignement ; souvent critiquées ou évoquées comme un traumatisme, les dissections n’en sont pas moins un remarquable exercice d’observation aux nombreuses vertus pédagogiques. Dans ces articles intitulés « chroniques de dissection » je reviendrai sur quelques TP de biologie animale de l’UPPA.

Le maquereau

Parasitisme à gogo !

Pour ce second TP nous passons dans le groupe des vertébrés avec le maquereau, poisson pélagique (de haute mer) relativement commun, qui fait l’objet d’une pêche industrielle. L’exploitation de se poisson gras (riche en omega3, vitamines A, et B) se fait bien sur à destination de l’Homme, mais également des élevages de saumons. Sachant qu’il faut 6kg de poissons pour « faire » 1kg de saumon, et qu’une personne meurt de faim toutes les 4 secondes dans le monde … cherchez l’erreur !

Ceci étant dit, les hommes et les prédateurs naturels du maquereau ne sont pas les seuls à l’exploiter en tant que ressource! Ainsi on trouve dans la cavité générale, de nombreux vers parasites de quelques millimètre de long, roulés en de petits cercles jaunes ou blancs opaques, ou formant parfois des kystes. Mentionnons par exemple le genre Anisakis, petit ver nématode, pouvant provoquer une forte réaction immunitaire lorsqu’il est consommé avec la chair crue des poissons.

Mais ces parasites ne sont rien en comparaison de celui découvert dans la cavité buccale d’un des maquereaux (photo). Il s’agit d’un crustacé isopode (toutes les pattes sont identiques) comme le cloporte) de la famille des Cymothoidae long de quelques centimètres. Pour l’identification exacte, le groupe DORIS : Données d'Observations pour la Reconnaissance et l’Identification de la faune et de la flore Subaquatiques, a permis de conclure qu'il s'agit de Ceratothoa oestroides (Remerciements à Benjamin Guichard, vétérinaire spécialiste des pathologies des poissons, et Jean-Paul Trilles, Professeur spécialiste pour certains Crustacés). 

Ceratothoa oestroides

 [La cavité buccale du maquereau, et le crustacé parasite observé Ceratothoa oestroides: longueur environ 3 cm (Autres photos). Ce parasite "peut poser problème dans les élevages méditerranéens de bars et daurades, non pas tant par les lésions buccales qu'il provoque que parce qu'il empêche les poissons de s'alimenter normalement" indique B. Guichard.]

Chronique de dissection : le criquet

Ce sont parmi les expériences les plus marquantes de l’enseignement ; souvent critiquées ou évoquées comme un traumatisme, les dissections n’en sont pas moins un remarquable exercice d’observation aux nombreuses vertus pédagogiques. Dans ces articles intitulés « chroniques de dissection » je reviendrai sur quelques TP de biologie animale de l’UPPA.

Pièces buccales et anatomie du criquet

Le sujet d’étude : Locusta migratoria

« Elles couvrirent la surface de toute la terre et la terre fut dans l'obscurité; elles dévorèrent toutes les plantes de la terre et tous les fruits des arbres, […] et il ne resta aucune verdure aux arbres ni aux plantes des champs dans tout le pays d'Égypte. »

La Bible, Livre de l'Exode 10, verset 16.

Le criquet migrateur, Locusta migratoria est une espèce d’insecte orthoptère faisant partie de la catégorie des locustes : c'est-à-dire les criquets grégariaptes (aptes à la vie grégaire, en essaim). C’est le cas également du criquet pèlerin ou du criquet nomade. Lorsque la densité de population est relativement faible, le criquet mène une vie solitaire et mange en quantité normale. Mais dans certaines conditions, lorsque la densité de population augmente, du fait de vent convergent, de la répartition des végétaux, ou de la concentration des pontes (80 à 100 œufs tous les 2 mois), les criquets forment un essaim. Sous l’effet de la sérotonine, la morphologie et le comportement du criquet changent alors radicalement : la coloration est plus vive, la prise alimentaire plus importante (chaque criquet mange son propre poids en végétaux chaque jour !), et le comportement est grégaire avec formation d’essaims pouvant dépasser plusieurs milliards d’individus.

Bien sur les conséquences sont désastreuses pour les cultures, l’essaim pouvant parcourir jusqu’à 200km par jour sous l’action des vents. Les criquets grégaires ne sont pas l’une des 10 plaies d’Egypte pour rien !

 

[Le criquet du désert, en phase grégaire à gauche et en phase solitaire à droite]

Les éponges de nos salles de bains

C’est un objet devenu rare mais que l’on trouvait facilement au côté d’une pierre ponce de Sicile sur le bord d’une baignoire à pied, d’une couleur plutôt brune orangée, avec une structure en alvéoles, et imbibée d’une odeur caractéristique de savon de Marseille, c’est l’éponge de toilette [Spongia officinalis, photo ci-contre]… Aujourd’hui notre image de l’éponge a bien changée, bien sûr il y a Bob d’un côté, et Scotch Brite de l’autre, munie de son grattoir à faire rougir un hérisson.


Le plaisir des systématiciens
Bob l’éponge cité en introduction, aura tout de même un mérite remarquable, malgré sa forme rectangulaire et sa maison ananas, celui d’inscrire dans l’inconscient collectif que les éponges sont des animaux et  non des végétaux. Cette question a en effet longtemps été un sujet de discorde au XIXème siècle. En effet, la vie fixée, l’absence de système nerveux bien définit ou de motilité  (capacité au mouvement) importante portent à croire que les éponges sont des végétaux. Cependant le mode de nutrition hétérotrophe, et les étapes du développement avec la présence de deux feuillets embryonnaires, indiquent  qu’il s’agit bien d’animaux à la vie fixée.

[Ci-contre: Bob l’éponge, héros de la série animée éponyme] 

Encore aujourd’hui les éponges sont un casse tête pour les systématiciens, avec des animaux aussi simples le nombre de caractères permettant d’établir une classification à l’intérieur du groupe est faible, et ne permet pas de définir des ensembles robustes d’un point de vue phylogénétique.  Heureusement les études moléculaires apportent de nouveaux caractères (notamment l’ARNr 18S) qui devraient permettre dans les années à venir de stabiliser la classification des éponges.  Actuellement les éponges sont classées en trois groupes : Les demosponges qui présentent des formes complexes (types leucon), les éponges hexactinellides, dont le « squelette » est siliceux et enfin les éponges calcaires (squelette calcaire).

[les éponges calcaires (à gauche) et les éponges hexactinellides (à droite), planche de H.Haeckel, 1904]

Remarquables Cephalopodes

La coupe du monde de football a eu deux mérites : mettre en évidence l’incompétence de l’équipe de France, et mettre en évidence les capacités d’un groupe remarquable : les céphalopodes dont le plus éminent représentant  « Paul le Poulpe » a présenté des capacités parapsychiques proches de la divination. En effet Paul le poulpe a prédit l’équipe gagnante pour les matchs de l’Allemagne avec un pourcentage de réussite remarquable (près de 90%). Remarquons au passage que le pourcentage de réussite sur un tirage est déjà de 50%, finalement Paul n’a fait que gagner  à pile ou face plusieurs fois de suite ! Pour ceux qui seraient intéressés par la procédure voyez la vidéo en bas d’article. Une telle performance mérite un examen approfondi de ces céphalopodes aux caractéristiques biologiques fascinantes…

 [Planche du celèbre biologiste Ernst Haeckel concernant les céphalopodes]

Le pied dans la tête…
Les céphalopodes sont des mollusques dont le pied, masse musculeuse servant à la locomotion, migre en avant de la tête, d’où le nom du groupe : céphalopode : « pied dans la tête ». On compte 730 espèces de céphalopodes divisées en deux groupes, les tétrabranches (nautiles : proches des ammonites fossiles à coquille externe) et les dibranches dont les décapodes (10 tentacules : seiches et calmars) et les octopodes (pieuvres ou poulpes et argonautes). Ils se repartissent sur l’ensemble des mers du globe exceptée la mer noire et vivent à  de grandes profondeurs. Le plus gros spécimen jamais observé est un calmar géant (genre Archtiteuthis)  de plus de 20m tentacules compris soit le plus imposant de tous les « invertébrés »!

[Un calamar géant - "Pour la Science" a consacré son dossier du mois d'Août sur ces montres marins]

Pourquoi faut-il jeter la classification traditionnelle ?

Nous avons vu dans l’article précédent quelques caractéristiques de la méthode de classification moderne ou cladistique. Et si les classifications changent, au grand damne de tous les systématiciens vétérans, il y a de multiples raisons à cela qu’il convient de présenter avant de jeter à la poubelle nos vieux traités (c’est une image, n’est faites rien de grâce !).

L’anthropocentrisme et le finalisme
 Les anciennes classifications utilisent des groupes privatifs tels que « invertébrés », « agnathes » etc. Or ces groupes n’ont pas de valeur phylogénétique, ils ne permettent pas d’établir des rapprochements, mais juste de souligner l’absence d’attributs présents chez d’autres groupes. Ainsi les vertébrés n’ont pas les vertèbres que l’homme a, les agnathes n’ont pas la mâchoire que l’homme a. En ce sens la classification traditionnelle hérite du défaut d’anthropocentrisme et de finalisme de « l’échelle des êtres » de Leibnitz (1646-1715) qui voyait dans la nature un ordre et une gradation linéaire des espèces des lichens aux mousses, des poissons aux reptiles, des Hommes aux anges…

La classification phylogénétique en résumé.

La biologie animale fut révolutionnée au cours des 30 dernières années par l’application de la méthode de classification de Willi Hennig : la cladistique formalisée dès 1950, et qui propose de créer des groupes comportant un ancêtre commun et la totalité de ses descendants. De sorte que le concept darwinien de descendance avec modification se trouve pour la premières fois complètement  et rigoureusement exploité. Mais avant de revenir sur ces principes de classification revenons sur la démarche du classificateur et sur l’objectif d’une classification pertinente.

[Arbre phylogénétique du vivant produit de la méthode cladistique de Hennig, représentation circulaire.]

Pourquoi classer ?

La Biologie animale une science de structure

Après quelques semaines de pause bien méritée (enfin je crois), l’heure est venue pour moi de me remettre à l’ouvrage, d’autant que ma situation professionnelle change, et oui grâce à ce Blog j’ai décroché un poste en biologie animale et physiologie animale à l’UPPA (Université de Pau et des Pays de l’Adour). C’est l’occasion pour moi de remettre à jour mes connaissances en biologie animale et de vous en faire profiter ! C’est pourquoi les prochains articles seront orientés biologie des organismes, aussi connu sous le nom de biologie animale ou zoologie.

La biologie animale : objet d’étude et disciplines liées

Comme son nom l’indique clairement la biologie animale est le discours sur la vie des animaux, que l‘on nomme également métazoaires pour plus de prestige. Cette science a donc pour but de décrire avec précision et rigueur l’ensemble du « règne animal » dans toute sa diversité, d’établir des comparaisons morphologiques et anatomiques qui permettront d’établir des « plans d’organisation » sorte de « schémas type » d’un groupe animal, et graal de toute zoologiste « à l’ancienne ».

[Plan d’organisation d’un mollusque type : cet organisme imaginaire possède tous les attributs des mollusques mais n’as pas d’existence réelle]