766 cinquième partie La diversité biologique à travers l’évolution
grands « plans d’organisation corporelle ». Un plan d’organisation corporelle est un ensemble précis de caractères
morphologiques et développementaux intégrés à un tout fonctionnel, en l’occurrence l’Animal vivant. Le terme plan ne
signifie pas que la morphologie des Animaux découle d’une
planification ou d’une création consciente. Néanmoins, les
plans d’organisation corporelle sont une façon de comparer
rapidement des caractéristiques clés des Animaux. Ils se
révèlent également pertinents dans l’étude de l’évo-dévo (génétique évolutive du développement), c’est-à-dire l’inter face entre
l’évolution et le développement (voir les chapitres 21 et 25).
Comme toutes les caractéristiques des organismes, les plans
d’organisation corporelle ont évolué avec le temps. Certaines
modifications semblent être apparues au début de l’histoire
de la vie animale. Par exemple, selon des études récentes, une
étape clé du contrôle moléculaire de la gastrulation n’aurait
pas subi de changement depuis plus de 500 millions d’années
(figure 32.6). Cette innovation évolutive précoce était d’une
importance fondamentale : la gastrulation permet d’expliquer
pourquoi la plupart des Animaux ne sont pas seulement une
sphère creuse formée de cellules. Comme nous le verrons,
cepen dant, d’autres aspects des plans d’organisation corporelle des Animaux ont subi de nombreuses modifications
durant leur évolution. Au cours de notre exploration des plans
d’organisation corporelle, gardez à l’esprit que des morphologies semblables peuvent avoir évolué de façon indépendante
dans des lignées différentes. De plus, des caractéristiques morpholo giques peuvent avoir disparu en cours d’évolution, si bien
que des espèces étroitement apparentées ne se ressemblent
plus du tout aujourd’hui.
La symétrie
La symétrie – ou l’absence de symétrie – est une caractéristique fondamentale du corps des Animaux. (La plupart
des Éponges, par exemple, ne présentent aucune symétrie.)
Certains animaux présentent une symétrie radiaire, la
forme représentée par un pot à fleurs (figure 32.7a). Ainsi,
les anémones de mer possèdent un dessus (où se trouve la
bouche) et un dessous, mais pas de devant ni de derrière, et
pas de côté droit ni de côté gauche. Dans les faits cependant,
pour beaucoup d’animaux à symétrie radiaire, il n’y a qu’un
seul plan de coupe qui pourrait produire deux moitiés identiques en raison de l’emplacement de structures particulières.
La symétrie à deux côtés d’une pelle est un exemple de
symétrie bilatérale (figure 32.7b). Un animal bilatéral (ou
Bilatérien) présente non seulement une face dorsale (dessus)
et une face ventrale (dessous), mais aussi une région antérieure (tête) munie d’une bouche, une région postérieure
(queue), un côté gauche et un côté droit. Chez de nombreux
animaux à symétrie bilatérale (comme les Arthropodes et les
Mammifères), des organes sensoriels et les structures liées à la
nutrition sont concentrés dans la région antérieure (la région
par laquelle l’animal entre d’abord en contact avec un nouveau milieu), et un système nerveux central (le « cerveau »)
est contenu dans la tête. Cette tendance évolutive est appelée
céphalisation (du grec kephale, « tête »).
La symétrie d’un animal s’accorde généralement avec son
mode de vie. Ainsi, de nombreux Radiaires sont sessiles (fixés à
un substrat) ou planctoniques (dérivant ou nageant faiblement,
investigation
. Figure 32.6
La b-caténine a-t-elle joué un rôle
ancestral dans le contrôle moléculaire
de la gastrulation ?
eXpérIenCe Chez la plupart des Animaux, la gastrulation conduit à la
formation de trois feuillets embryonnaires. Chez certaines espèces, comme
les vers, les oursins et les Vertébrés, la b-caténine, une protéine, marque
le site de la gastrulation et active la transcription des gènes nécessaires à
ce processus. Athula Wikramanayake, Mark Martindale et leurs collègues,
de l’Université d’Hawaï, ont cherché à savoir si la b-caténine contribuait
aussi à l’activation de la gastrulation chez l’anémone Nematostella vectensis.
Cette espèce fait partie de l’embranchement des Cnidaires, un groupe
apparu avant les Animaux et dont les embryons forment trois feuillets
embryonnaires.
résultats
1 Durant les premiers stades
du développement, la
-caténine (rendue visible
ici par une protéine d’un
vert fluorescent) est
présente partout dans
l’embryon de N. vectensis.
2 Lorsque l’embryon atteint
32 cellules, la -caténine
se concentre sur le côté
où doit se produire la
gastrulation.
3 Au début de la gastrulation,
la -caténine (ici en rouge
foncé) s’active dans le
feuillet embryonnaire
interne.
4 La gastrulation ne se produit
pas dans les embryons où
l’activité de la -caténine est
bloquée (par une protéine
qui s’arrime à la -caténine).
Site de la
gastrulation
Site de la
gastrulation
100
Rm
(1 500
w)
ConClusIon Chez N. vectensis, la b-caténine est nécessaire au déclenchement de la gastrulation et pourrait même contribuer à en déterminer
le site. Les observations paléontologiques indiquent que les Cnidaires ont
divergé il y a plus de 500 millions d’années des espèces chez qui la
b-caténine influence la gastrulation. On peut donc penser que la b-caténine
a joué un rôle ancestral dans le contrôle moléculaire de la gastrulation.
sourCe A. H. Wikramanayake et al., An ancient role for nuclear
b-catenin in the evolution of axial polarity and germ layer segregation,
Nature 426 : 446-450 (2003).
et sI ?
La b-caténine se lie à l’ADN pour stimuler la transcription
des gènes nécessaires à la gastrulation. À partir de cette information,
pro posez une expérience différente qui permettrait de confirmer les résultats présentés au point 4. À quoi pourrait servir une telle expérience ?
grands « plans d’organisation corporelle ». Un plan d’organisation corporelle est un ensemble précis de caractères
morphologiques et développementaux intégrés à un tout fonctionnel, en l’occurrence l’Animal vivant. Le terme plan ne
signifie pas que la morphologie des Animaux découle d’une
planification ou d’une création consciente. Néanmoins, les
plans d’organisation corporelle sont une façon de comparer
rapidement des caractéristiques clés des Animaux. Ils se
révèlent également pertinents dans l’étude de l’évo-dévo (génétique évolutive du développement), c’est-à-dire l’inter face entre
l’évolution et le développement (voir les chapitres 21 et 25).
Comme toutes les caractéristiques des organismes, les plans
d’organisation corporelle ont évolué avec le temps. Certaines
modifications semblent être apparues au début de l’histoire
de la vie animale. Par exemple, selon des études récentes, une
étape clé du contrôle moléculaire de la gastrulation n’aurait
pas subi de changement depuis plus de 500 millions d’années
(figure 32.6). Cette innovation évolutive précoce était d’une
importance fondamentale : la gastrulation permet d’expliquer
pourquoi la plupart des Animaux ne sont pas seulement une
sphère creuse formée de cellules. Comme nous le verrons,
cepen dant, d’autres aspects des plans d’organisation corporelle des Animaux ont subi de nombreuses modifications
durant leur évolution. Au cours de notre exploration des plans
d’organisation corporelle, gardez à l’esprit que des morphologies semblables peuvent avoir évolué de façon indépendante
dans des lignées différentes. De plus, des caractéristiques morpholo giques peuvent avoir disparu en cours d’évolution, si bien
que des espèces étroitement apparentées ne se ressemblent
plus du tout aujourd’hui.
La symétrie
La symétrie – ou l’absence de symétrie – est une caractéristique fondamentale du corps des Animaux. (La plupart
des Éponges, par exemple, ne présentent aucune symétrie.)
Certains animaux présentent une symétrie radiaire, la
forme représentée par un pot à fleurs (figure 32.7a). Ainsi,
les anémones de mer possèdent un dessus (où se trouve la
bouche) et un dessous, mais pas de devant ni de derrière, et
pas de côté droit ni de côté gauche. Dans les faits cependant,
pour beaucoup d’animaux à symétrie radiaire, il n’y a qu’un
seul plan de coupe qui pourrait produire deux moitiés identiques en raison de l’emplacement de structures particulières.
La symétrie à deux côtés d’une pelle est un exemple de
symétrie bilatérale (figure 32.7b). Un animal bilatéral (ou
Bilatérien) présente non seulement une face dorsale (dessus)
et une face ventrale (dessous), mais aussi une région antérieure (tête) munie d’une bouche, une région postérieure
(queue), un côté gauche et un côté droit. Chez de nombreux
animaux à symétrie bilatérale (comme les Arthropodes et les
Mammifères), des organes sensoriels et les structures liées à la
nutrition sont concentrés dans la région antérieure (la région
par laquelle l’animal entre d’abord en contact avec un nouveau milieu), et un système nerveux central (le « cerveau »)
est contenu dans la tête. Cette tendance évolutive est appelée
céphalisation (du grec kephale, « tête »).
La symétrie d’un animal s’accorde généralement avec son
mode de vie. Ainsi, de nombreux Radiaires sont sessiles (fixés à
un substrat) ou planctoniques (dérivant ou nageant faiblement,
investigation
. Figure 32.6
La b-caténine a-t-elle joué un rôle
ancestral dans le contrôle moléculaire
de la gastrulation ?
eXpérIenCe Chez la plupart des Animaux, la gastrulation conduit à la
formation de trois feuillets embryonnaires. Chez certaines espèces, comme
les vers, les oursins et les Vertébrés, la b-caténine, une protéine, marque
le site de la gastrulation et active la transcription des gènes nécessaires à
ce processus. Athula Wikramanayake, Mark Martindale et leurs collègues,
de l’Université d’Hawaï, ont cherché à savoir si la b-caténine contribuait
aussi à l’activation de la gastrulation chez l’anémone Nematostella vectensis.
Cette espèce fait partie de l’embranchement des Cnidaires, un groupe
apparu avant les Animaux et dont les embryons forment trois feuillets
embryonnaires.
résultats
1 Durant les premiers stades
du développement, la
-caténine (rendue visible
ici par une protéine d’un
vert fluorescent) est
présente partout dans
l’embryon de N. vectensis.
2 Lorsque l’embryon atteint
32 cellules, la -caténine
se concentre sur le côté
où doit se produire la
gastrulation.
3 Au début de la gastrulation,
la -caténine (ici en rouge
foncé) s’active dans le
feuillet embryonnaire
interne.
4 La gastrulation ne se produit
pas dans les embryons où
l’activité de la -caténine est
bloquée (par une protéine
qui s’arrime à la -caténine).
Site de la
gastrulation
Site de la
gastrulation
100
Rm
(1 500
w)
ConClusIon Chez N. vectensis, la b-caténine est nécessaire au déclenchement de la gastrulation et pourrait même contribuer à en déterminer
le site. Les observations paléontologiques indiquent que les Cnidaires ont
divergé il y a plus de 500 millions d’années des espèces chez qui la
b-caténine influence la gastrulation. On peut donc penser que la b-caténine
a joué un rôle ancestral dans le contrôle moléculaire de la gastrulation.
sourCe A. H. Wikramanayake et al., An ancient role for nuclear
b-catenin in the evolution of axial polarity and germ layer segregation,
Nature 426 : 446-450 (2003).
et sI ?
La b-caténine se lie à l’ADN pour stimuler la transcription
des gènes nécessaires à la gastrulation. À partir de cette information,
pro posez une expérience différente qui permettrait de confirmer les résultats présentés au point 4. À quoi pourrait servir une telle expérience ?