Biologie I (Français)

chez tous les animaux, à l’exception de quelques types simples, le système circulatoire est utilisé pour transporter les nutriments et les gaz à travers le corps. La diffusion Simple permet un échange d’eau, de nutriments, de déchets et de gaz dans les animaux primitifs qui ne sont que quelques couches de cellules épaisses; cependant, le flux en vrac est la seule méthode par laquelle le corps entier des organismes plus grands et plus complexes est accessible.,

architecture du système circulatoire

le système circulatoire est effectivement un réseau de vaisseaux cylindriques: les artères, les veines et les capillaires qui émanent d’une pompe, le cœur. Chez tous les organismes vertébrés, ainsi que chez certains invertébrés, il s’agit d’un système en boucle fermée, dans lequel le sang n’est pas libre dans une cavité. Dans un système circulatoire fermé, le sang est contenu à l’intérieur des vaisseaux sanguins et circule de manière unidirectionnelle à partir du cœur autour de la voie circulatoire systémique, puis retourne au cœur, comme illustré à la Figure 1a., Contrairement à un système fermé, les arthropodes—y compris les insectes, les crustacés et la plupart des mollusques—ont un système circulatoire ouvert, comme illustré à la Figure 1b. dans un système circulatoire ouvert, le sang n’est pas enfermé dans les vaisseaux sanguins mais est pompé dans une cavité appelée hémocoèle et est appelé hémolymphe parce que le sang se mélange Lorsque le cœur bat et que l’animal se déplace, l’hémolymphe circule autour des organes de la cavité corporelle, puis rentre dans le cœur par des ouvertures appelées ostia. Ce mouvement permet l’échange de gaz et de nutriments., Un système circulatoire ouvert n’utilise pas autant d’énergie qu’un système fermé pour fonctionner ou pour maintenir; cependant, il y a un compromis avec la quantité de sang qui peut être déplacée vers des organes et des tissus métaboliquement actifs qui nécessitent des niveaux élevés d’oxygène. En fait, l’une des raisons pour lesquelles les insectes ayant une envergure allant jusqu’à deux pieds de large (70 cm) ne sont pas présents aujourd’hui est probablement parce qu’ils ont été dépassés par l’arrivée des oiseaux il y a 150 millions d’années. On pense que les oiseaux, ayant un système circulatoire fermé, se sont déplacés plus agilement, leur permettant d’obtenir de la nourriture plus rapidement et éventuellement de s’attaquer aux insectes.,

la Figure 1. Dans (a) les systèmes circulatoires fermés, le cœur pompe le sang à travers des vaisseaux séparés du liquide interstitiel du corps. La plupart des vertébrés et certains invertébrés, comme ce ver de terre annélide, ont un système circulatoire fermé. Dans (B) les systèmes circulatoires ouverts, un fluide appelé hémolymphe est pompé à travers un vaisseau sanguin qui se vide dans la cavité corporelle. L’hémolymphe retourne dans le vaisseau sanguin par des ouvertures appelées ostia. Les arthropodes comme cette abeille et la plupart des mollusques ont un système circulatoire ouvert.,

Variation du système circulatoire chez les animaux

le système circulatoire varie de systèmes simples chez les invertébrés à des systèmes plus complexes chez les vertébrés. Les animaux les plus simples, tels que les éponges (Porifera) et les rotifères (Rotifera), n’ont pas besoin d’un système circulatoire car la diffusion permet un échange adéquat d’eau, de nutriments et de déchets, ainsi que de gaz dissous, comme le montre la Figure 2a., Les organismes qui sont plus complexes mais qui n’ont encore que deux couches de cellules dans leur plan corporel, tels que les gelées (Cnidaria) et les gelées en peigne (Ctenophora) utilisent également la diffusion à travers leur épiderme et à l’intérieur du compartiment gastrovasculaire. Leurs tissus internes et externes sont baignés dans un environnement aqueux et échangent des fluides par diffusion des deux côtés, comme illustré sur la Figure 2b. L’échange de fluides est assisté par la pulsation du corps de la méduse.

la Figure 2., Les animaux simples constitués d’une seule couche cellulaire telle que l’éponge (a) ou seulement de quelques couches cellulaires telles que la méduse (b) n’ont pas de système circulatoire. Au lieu de cela, les gaz, les nutriments et les déchets sont échangés par diffusion.

pour les organismes plus complexes, la diffusion n’est pas efficace pour faire circuler efficacement les gaz, les nutriments et les déchets dans le corps; par conséquent, des systèmes circulatoires plus complexes ont évolué. La plupart des arthropodes et de nombreux mollusques ont un système circulatoire ouvert., Dans un système ouvert, un cœur battant allongé pousse l’hémolymphe à travers le corps et les contractions musculaires aident à déplacer les fluides. Les crustacés plus gros et plus complexes, y compris les homards, ont développé des vaisseaux artériels pour pousser le sang à travers leur corps, et les mollusques les plus actifs, tels que les calmars, ont développé un système circulatoire fermé et sont capables de se déplacer rapidement pour attraper leurs proies., Les systèmes circulatoires fermés sont une caractéristique des vertébrés; cependant, il existe des différences significatives dans la structure du cœur et la circulation du sang entre les différents groupes de vertébrés en raison de l’adaptation au cours de l’évolution et des différences anatomiques associées. La Figure 3 illustre les systèmes circulatoires de base de certains vertébrés: poissons, amphibiens, reptiles et mammifères.

comme illustré à la Figure 3a, Les Poissons ont un circuit unique pour la circulation sanguine et un cœur à deux chambres qui n’a qu’un seul oreillette et un seul ventricule., L’oreillette recueille le sang qui est revenu du corps et le ventricule pompe le sang vers les branchies où l’échange de gaz se produit et le sang est ré-oxygéné; c’est ce qu’on appelle la circulation branchiale. Le sang continue ensuite à travers le reste du corps avant de revenir à l’oreillette; c’est ce qu’on appelle la circulation systémique. Ce flux sanguin unidirectionnel produit un gradient de sang oxygéné en sang désoxygéné autour du circuit systémique du poisson., Le résultat est une limite dans la quantité d’oxygène qui peut atteindre certains organes et tissus du corps, réduisant la capacité métabolique globale des poissons.

chez les amphibiens, les reptiles, les oiseaux et les mammifères, le flux sanguin est dirigé dans deux circuits: l’un à travers les poumons et vers le cœur, appelé circulation pulmonaire, et l’autre dans le reste du corps et ses organes, y compris le cerveau (circulation systémique). Chez les amphibiens, les échanges gazeux se produisent également à travers la peau pendant la circulation pulmonaire et sont appelés circulation pulmocutanée.,

comme le montre la Figure 3b, les amphibiens ont un cœur à trois chambres qui a deux oreillettes et un ventricule plutôt que le cœur à deux chambres des poissons. Les deux oreillettes (chambres cardiaques supérieures) reçoivent le sang des deux circuits différents (les poumons et les systèmes), puis il y a un mélange du sang dans le ventricule du cœur (chambre cardiaque inférieure), ce qui réduit l’efficacité de l’oxygénation. L’avantage de cette disposition est que la haute pression dans les vaisseaux pousse le sang vers les poumons et le corps., Le mélange est atténué par une crête dans le ventricule qui détourne le sang riche en oxygène à travers le système circulatoire systémique et le sang désoxygéné vers le circuit pulmocutané. Pour cette raison, les amphibiens sont souvent décrits comme ayant une double circulation.

la Figure 3. (a) les poissons ont les systèmes circulatoires les plus simples des vertébrés: le sang circule de manière unidirectionnelle du cœur à deux chambres à travers les branchies puis le reste du corps., b) les amphibiens ont deux voies circulatoires: l’une pour l’oxygénation du sang par les poumons et la peau, et l’autre pour l’apport d’oxygène au reste du corps. Le sang est pompé à partir d’un cœur à trois chambres avec deux oreillettes et un seul ventricule.

La plupart des reptiles ont également un cœur à trois chambres semblable au cœur des amphibiens qui dirige le sang vers les circuits pulmonaire et systémique, comme le montre la Figure 4a. le ventricule est divisé plus efficacement par un septum partiel, ce qui entraîne moins de mélange de sang oxygéné et désoxygéné., Certains reptiles (alligators et crocodiles) sont les animaux les plus primitifs à présenter un cœur à quatre chambres. Les crocodiliens ont un mécanisme circulatoire unique où le cœur évacue le sang des poumons vers l’estomac et d’autres organes pendant de longues périodes de submersion, par exemple, pendant que l’animal attend sa proie ou reste sous l’eau en attendant que sa proie pourrisse. Une adaptation comprend deux artères principales qui quittent la même partie du cœur: l’une transporte le sang vers les poumons et l’autre fournit une autre voie vers l’estomac et d’autres parties du corps., Deux autres adaptations comprennent un trou dans le cœur entre les deux ventricules, appelé foramen de Panizza, qui permet au sang de se déplacer d’un côté du cœur à l’autre, et un tissu conjonctif spécialisé qui ralentit le flux sanguin vers les poumons. Ensemble, ces adaptations ont fait des crocodiles et des alligators l’un des groupes d’animaux les plus performants sur le plan évolutif sur terre.

Chez les mammifères et les oiseaux, le cœur est divisé en quatre cavités: deux oreillettes et deux ventricules, comme illustré à la Figure 4b., Le sang oxygéné est séparé du sang désoxygéné, ce qui améliore l’efficacité de la double circulation et est probablement nécessaire pour le mode de vie à sang chaud des mammifères et des oiseaux. Le cœur à quatre chambres des oiseaux et des mammifères a évolué indépendamment d’un cœur à trois chambres. L’évolution indépendante du même trait biologique ou d’un trait biologique similaire est appelée évolution convergente.

la Figure 4. a) les Reptiles ont également deux voies circulatoires; cependant, le sang n & apos; est oxygéné que par les poumons., Le cœur est à trois chambres, mais les ventricules sont partiellement séparés, de sorte qu’un mélange de sang oxygéné et désoxygéné se produit sauf chez les crocodiliens et les oiseaux. b) les mammifères et les oiseaux ont le cœur le plus efficace avec quatre chambres qui séparent complètement le sang oxygéné et désoxygéné; il ne pompe que le sang oxygéné à travers le corps et le sang désoxygéné aux poumons.