Animal

Animalia

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Animalia
Description de cette image, également commentée ci-après
Représentants des classes diverses.
Classification
Empire Eukaryota
— non-classé — Unikonta
— non-classé — Opisthokonta

Règne

Animalia
Linnaeus, 1758

Synonymes

Metazoa Haeckel, 1874 [1]

Un animal (du latin animalis « animé, vivant, animal ») est en biologie, selon la classification classique, un être vivant hétérotrophe, c’est-à-dire qu’il se nourrit de substances organiques. On réserve aujourd'hui le terme « animal » à des êtres complexes et multicellulaires, bien qu’on ait longtemps considéré les protozoaires comme des animaux unicellulaires. Comme tous les êtres vivants, chaque animal a des semblables avec qui il forme un groupe homogène, appelé espèce.

Dans les classifications scientifiques modernes, le taxon des animaux se nomme Animalia [1], [2] (création originale de Linné en 1758, eu égard au code de l' ICZN) ou encore Metazoa ( synonyme junior créé par Haeckel en 1874). Quel que soit le terme employé ou quelle que soit la classification retenue ( évolutionniste ou cladiste), les animaux sont consensuellement décrits comme des organismes eucaryotes pluricellulaires généralement mobiles et hétérotrophes.

Dans le langage courant, le terme « animal » est souvent utilisé pour distinguer le reste du monde animal des humains [3].

La science consacrée à l'étude du règne animal est la zoologie.

Zoologie

Physiologie commune

L' « Animal théorique » du zoologiste Paul Bert (1833-1886), proposé au XIXe siècle comme modèle fictif et pédagogique présentant les systèmes associés qui caractérisent selon lui l'organisme animal [4] :
D : appareil digestif,
R : appareil respiratoire,
E : appareil excréteur,
C : appareil circulatoire,
N : appareil nerveux.
Les flèches désignent les flux de nutriments, d' oxygène, d' excréments et/ou d' excretas.

Comme tous les organismes vivants, les animaux ont besoin d' eau, d'un comburant qui est exclusivement le dioxygène pour ces espèces, et de matières organiques provenant d'autres organismes car ils ne peuvent pas la produire par eux-mêmes à partir de molécules ne provenant pas du vivant. On dit qu'ils sont chimio-organotrophes. Cette nourriture répond à trois objectifs : fournir les substances qui servent à créer d'autres cellules; produire des substances utiles à créer des molécules et structures de l'organisme (os, poils, larmes, odeurs, etc.), et surtout fournir de l'énergie.

Comme pour tous les organismes vivants, l' eau est l'élément dont les animaux ont le plus de mal à se passer. En plus du fait que les cellules sont essentiellement constituées d'eau, l'eau est nécessaire à la plupart des réactions biochimiques où elle sert de solvant. Mais, en outre, elle sert à l'évacuation des déchets azotés produits par le métabolisme des protéines qui doivent être éliminées. Les animaux sont, comme les autres espèces même non aquatiques, également confrontés aux problèmes liés à l' osmorégulation. Le besoin en eau implique d'avoir un système de régulation osmotique.

Ils ont besoin de se procurer leur nourriture en se déplaçant ou en l'attrapant, et grâce à un système digestif, de dissocier les organismes en substances nécessaires qui leur sont utiles, puis de les assimiler. L'acquisition de dioxygène sert à oxyder des hydrates de carbones pour produire de l'énergie chimique, est donc aussi une priorité pour la plupart des animaux. La plupart des espèces disposent d'un système respiratoire pour absorber le dioxygène. Le dioxygène, l'eau et les diverses substances sont amenées vers les cellules, et les sous-produits inutiles sont évacués ( excrétion) grâce à divers systèmes circulatoires. Les problèmes posés par les différents milieux supposent des adaptations spécifiques. Ainsi l'acquisition de dioxygène pour un organisme terrestre est moins difficile que l'acquisition de l'eau. L'inverse est vrai dans un milieu aquatique. Pour acquérir ces substances essentielles à la vie, la plupart des animaux utilisent des organes de perception. Ils utilisent également leur sens pour fuir leurs prédateurs. Pour assimiler les substances nécessaires à sa vie qu'il puise dans d'autres organismes vivants, l'animal a besoin d'un système digestif et donc d'un système d' excrétion.

Les fonctions de reproduction sont également importantes chez les animaux qui sont principalement sexués, mais certaines espèces comme l' hydre peuvent aussi se reproduire d'une manière asexuée (par bourgeonnement dans son cas). L'appareil de reproduction est vital à l'espèce seulement, sans quoi, inévitablement celle-ci disparaîtrait après un certain temps.

Les animaux possèdent également des systèmes très divers de locomotion, de perception.

En outre, ils possèdent divers systèmes de circulation de fluide à l'intérieur du corps et de coordination des différentes cellules. Le vieillissement ne semble pas faire partie des caractéristiques fondamentales, car certaines espèces d' éponges ne vieillissent pas [5].

Classification selon l'organisation interne

L'organisation interne des animaux peut être de complexité très variable, depuis la colonie de cellules relativement amorphes que forment les éponges, jusqu'aux organisations très complexes des insectes ou des vertébrés. Scientifiquement, les animaux sont des organismes eucaryotes multicellulaires (exception faite des Myxozoa) ce qui les différencie des Bacteria et des Protista et dépourvus de chloroplastes ( hétérotrophes), ce qui les distingue des végétaux et algues. Ils se distinguent également des Mycota. Ils sont les seuls organismes vivants qui passent dans une étape de leur développement par un blastocyste. Ils sont aptes au mouvement, parfois seulement sous forme larvaire (cas des éponges et de nombreux invertébrés benthiques fixés au substrat). Ils forment le règne Animalia, subdivision du domaine Eukaryota.

Les animaux (ou métazoaires) sont l'un des types d' eucaryotes à s'être développés sur un mode multicellulaire, comme les plantes, certains champignons, et les algues brunes par opposition aux unicellulaires qui regroupent les levures, d'autres algues et champignons, des protozoaires, ainsi que les être vivants regroupés au sein des Prokaryota, composés des Eubacteria et Archaea.

On distingue, selon leur complexité d'organisation interne, quatre groupes ou niveaux [6].

  • Les plus simples sont les animaux à organisation cellulaire, c'est-à-dire que ces organismes sont constitués d'un agrégat de cellules différenciées et spécialisées comme les cellules somatiques et celles responsables de la reproduction. Si c'est le niveau typique de certains protozoaires coloniaires, certains scientifiques classent les éponges dans ce groupe.
  • D'une organisation légèrement plus complexe, on retrouve les organismes à organisation cellules-tissus ou diploblastiques, c'est-à-dire qu'ils sont formés à partir de feuillets cellulaires à fonction définie. Il peut y avoir entre ces feuillets une matrice qui ne constitue pas un véritable tissu cellulaire et qui ne contient aucun organe différencié. Certains classent les éponges dans ce groupe mais les méduses en sont un meilleur exemple.
  • On distingue ensuite les organismes où les tissus forment des organes par exemple pour les plathelminthes et où l'on retrouve bien définis des ocelles, un tube digestif, et des organes reproducteurs.
  • Et enfin sont les organismes à organes-systèmes qui représentent la majeure partie des embranchements. Ils disposent d'un ou plusieurs systèmes circulatoires pour plusieurs fluides vitaux, un système respiratoire dédié, un système digestif, un réseau nerveux permettant la perception, etc. Les annélides en sont un des exemples les plus simples.

Formes élémentaires

Éponge (colonie cellulaire)

Une éponge de mer (Monanchora unguifera).

Les cellules animales sont hétérotrophes, c'est-à-dire qu'elles doivent manger pour survivre, contrairement aux plantes. La survie d'un animal passe par une préoccupation constante : comment manger ? La stratégie des éponges consiste simplement à filtrer l'eau qui les traverse, pour y capturer des proies. Cette stratégie ne demande ni structure complexe, ni mouvement coordonné.

Les éponges ( Porifera) forment l'organisation la plus simple : ce sont des colonies de cellules pratiquement indifférenciées, sans structures internes réelles, ni fonctionnement. Ce sont des animaux sans système nerveux ni tube digestif. Leur corps n’est formé que par deux couches de cellules ( ectoderme et endoderme).

Article détaillé : Porifera.

Polype : hydres, corail et méduse

Le passage d'un niveau de type éponge à une organisation de type anémone répond toujours à la question constante : comment manger ? La formule mise au point par ce groupe consiste à pousser la nourriture vers un ventre ( cavité gastrique) où elle pourra être digérée sans se sauver.

Cette stratégie novatrice permet de se nourrir de proies plus grosses (ce que les éponges ne peuvent pas filtrer). Dans l'acquisition progressive de fonctionnalités animales, cette évolution suppose deux choses : les cellules se spécialisent (avec l'acquisition de cellules nerveuses et musculaires permettant des mouvements coordonnés) et l'organisme gagne la capacité à prendre une forme définie ( morphogénèse), pour que des tentacules efficaces puissent pousser leur proie vers une cavité gastrique efficace.

Ver (mobilité et tube digestif)

L'organisation de type ver est une nouvelle réponse apportée à la question centrale du règne animal : comment manger ? La stratégie de base des organismes de type « ver » (vermiforme) est de se déplacer pour aller chercher la nourriture, au lieu d'attendre qu'elle passe à portée. Cette stratégie permet notamment d'exploiter des déchets organiques, qui peuvent être à haute valeur nutritive, mais ne se déplacent pas.

Passé le cap des éponges et des polypes, tous les organismes complexes sont des bilatériens, qui dérivent d'un schéma fondamental : le tube. Le développement est organisé autour d'un axe tête / queue d'une part, et dos / ventre d'autre part. Ces deux axes conduisent à un plan d'ensemble où les côtés droit et gauche tendent à être symétriques, d'où leur nom de bilatérien.

Les vers les plus simples marquent une étape qualitative supplémentaire par rapport aux cnidaires : les cellules nerveuses s'organisent en un système nerveux cohérent, prototype de ce qui deviendra le cerveau dans les animaux supérieurs. C'est cette capacité de déplacement et de réaction à l'environnement qui fait considérer que le degré d'organisation vermiforme est le premier stade réellement "animal".

La deuxième invention majeure des vers (absente chez les vers plats) est la présence d'un canal alimentaire et d'une fonction digestive : à une extrémité, une bouche absorbe la nourriture, à l'autre, un anus excrète les déchets. Entre le « tube extérieur » qui forme la peau ( ectoderme) et le « tube intérieur » ( endoderme) qu'est le canal alimentaire, un tissu intermédiaire, le mésoderme, peut se développer et former des organes internes de plus en plus complexes.

L'invention du tube digestif à partir de la cavité gastrique ancestrale semble avoir été faite deux fois. Chez les protostomiens, les deux orifices du canal alimentaire sont formés à partir du blastopore, dont les lèvres se rapprochent pour former un canal par soudure longitudinale. Chez les deutérostomiens, l'orifice du blastopore devient l' anus, le canal alimentaire étant formé par un percement ultérieur qui évoluera vers la bouche.

Les vers sont à l'origine d'une seconde invention majeure de l'évolution : la segmentation ( métamérie). Cette invention semble également avoir été faite dans plusieurs branches différentes.

Explosion radiative des vermiformes

Un ver plat (Pseudobiceros gloriosus)

La découverte du tube digestif et de la capacité de se déplacer (en rampant) a été la formule gagnante : les organismes vermiformes sont assez polyvalents, et peuvent servir de base à des modes de vie très variés. C'est ce qu'on appelle une explosion radiative : à partir d'un schéma de base commun, les formes prennent des voies divergentes, comme si elles rayonnaient à partir d'une explosion centrale. Tous les autres schémas d'organisation plus évolués s'appuient sur ce type fondamental : ce sont des vers un peu compliqués.

Les principaux groupes qui relèvent du niveau d'organisation vermiforme sont :

  • les vers plats, notamment les planaires, d'organisation particulièrement simple ;
  • les vers ronds, ou nématodes, sont des représentants plus typiques de vers non segmentés ;
  • les vers segmentés sont des représentants élémentaires de la forme d'organisation segmentée.

Le niveau d'organisation de type vermiforme n'est pas maintenu chez tous les bilatériens. Des organismes comme les tuniciers ressemblent plus à des formes d'éponges ou de coraux qu'à des vers, ce qui est généralement le cas des formes retournant à un mode de vie végétatif.

Enfin, cette forme d'organisation se complexifie suivant trois voies, dont les parties dures pourront laisser des fossiles :

  • Les Mollusques, qui acquièrent une structure rigide avec une coquille ;
  • Les Arthropodes, qui s'organisent à l'intérieur d'un exosquelette ;
  • Les Vertébrés, qui s'organisent au contraire autour d'un squelette interne.

Formes supérieures

Mollusques

Les mollusques évoluent à partir d'une organisation de type ver. La fonctionnalité qui semble avoir conditionné les mollusques primitifs paraît être le blindage, permettant de se protéger des prédateurs actifs : l'acquisition de plaques calcaires protégeant le dos. Ces mollusques primitifs devaient donc ressembler à des polyplacophores (une sorte d'escargot qui peut se rouler en boule comme un hérisson ou un cloporte), mais ce type est à présent très marginal.

Les mollusques comprennent les classes importantes suivantes :

Article détaillé : Mollusca.

Arthropodes

Un monarque (Danaus plexippus).

Sur la formule générale des vers, les arthropodes ont superposé plusieurs innovations :

  • La segmentation, partagée avec de nombreux autres organismes, qui consiste à allonger le corps en répétant des segments de même anatomie.
  • La formation de pattes locomotrices. Des tentacules jouant le rôle de pattes sont présents chez certains vers.
  • La transformation de l'épiderme en un squelette rigide, l'exosquelette.

Cette formule gagnante correspond à la forme générale des mille-pattes. Elle a été immédiatement à l'origine d'une nouvelle explosion radiative, qui a exploré différentes formules pour transformer tel ou tel groupe de pattes en mâchoires, antennes, pattes spécialisées, ou les laisser régresser dans la queue.

L'embranchement des arthropodes est de très loin celui qui possède le plus d' espèces et le plus d'individus de tout le règne animal. On compte plus d'un million et demi d'espèces actuelles d'arthropodes. La question centrale qui semble avoir structuré sa répartition est : combien de pattes faut-il pour se déplacer ?

Article détaillé : Arthropode.

Vers nageurs : les poissons

Un poisson mandarin, un exemple de poisson osseux.

La fonctionnalité essentielle qui a initialement structuré cet ordre a été la capacité de nager dans l'eau (ce que ne savaient faire ni les mollusques primitifs, ni les arthropodes primitifs).

Mais cette capacité n'a pas conduit à une explosion radiative : par elle-même, elle ne donne pas une autonomie fonctionnelle suffisante pour que les organismes puissent se spécialiser de manière très libre.

L'histoire de cette lignée paraît laborieuse : la découverte progressive de la tête et de la mâchoire, puis l'exploration des membres jusqu'au stade tétrapode, et enfin, la conquête de l'environnement aérien, aboutissant à l'explosion radiative des sauriens enfin polyvalents.

Article détaillé : Poisson.

Tétrapodes

Reconstitution d'un tétrapodomorphe aquatique, Acanthostega.
Articles détaillés : Amphibien, Reptile, Aves et Mammifère.

Les tétrapodes, animaux à quatre membres, ont eu une explosion radiative après avoir conquis la capacité à se déplacer sur la terre ferme. Cependant, certains groupes d'espèces comme les cétacés ou les serpents ne gardent, à la suite de leur évolution, que des vestiges de membres.

Les tétrapodes regroupent des animaux de tailles très différentes, des micro-mammifères à la baleine bleue qui est le plus gros animal connu de tous les temps, mais ils ne représentent qu'une infime partie à la fois des espèces vivantes (au plus 2 %) et de la biomasse. Malgré cela, ils sont parmi les espèces les mieux connues de l'homme, qui en fait lui-même partie. Bien que l'homme ait, depuis Aristote au moins, essayé de regrouper les différentes espèces suivant des groupes homogènes, il n'est parvenu à comprendre la phylogénie de ce groupe qu'à la fin du e siècle. On considère aujourd'hui que ce groupe est composé des amphibiens, des Sauropsida (dont les reptiles et les oiseaux) et des mammifères.

  • Amphibiens : Ces tétrapodes se caractérisent par la peau nue. Nombre d'entre eux mènent à l'état adulte une vie alternant phase aquatique et phase terrestre.
  • Reptiles : Ces tétrapodes se caractérisent par la présence d'écailles soudées.
  • Oiseaux : Ces tétrapodes se caractérisent par la présence de plumes.
  • Mammifères : L'explosion radiative des mammifères, la plus récente, a été consécutive à la disparition des dinosaures.

Les mammifères sont généralement identifiables par leur peau, qui est au moins partiellement couverte de poils. Le fait que les femelles allaitent leurs petits est la caractéristique majeure de ce groupe.

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