De l'éponge… à la plongeuse

Cnidaires, bryozoaires… : le langage des biologistes contient des mots étranges venus d'ailleurs… c'est-à-dire du grec et du latin. Ils lui donnent cette petite touche d'exotisme si sympathique pour certains, si rebutante pour d'autres.

Pourquoi ce jargon ? Pour simplifier (mais si !) une réalité compliquée : on connaît actuellement environ 2,5 millions d'espèces animales… sans compter celles qu'on ne connaît pas encore (ni les bestioles qu'on voit dans la Guerre des Etoiles…).

Pour s'y retrouver, on n'a rien imaginé de mieux qu'une classification des différentes formes animales connues. Mais pour qu'elle soit utilisable et pertinente, et pas totalement arbitraire, elle doit refléter une certaine réalité. Aussi repose-t-elle sur les deux principes fondamentaux de l'évolution.

Le premier de ces principes dit que toutes les formes animales dérivent les unes des autres : les formes les plus simples donnent des formes plus complexes, et ainsi de suite, de sorte qu'il existe une parenté entre l'animal le plus élémentaire et le plus évolué. Une preuve ? Toutes les cellules de tous les animaux, quelle que soit leur complexité, se ressemblent et fonctionnent de la même façon. Quelque part, l'Homme-Grenouille de Paris (comme la Femme-Crapaud du même endroit) est donc un descendant lointain de l'éponge et de la méduse (d'où son " aquaticité "…).

Le deuxième principe dit que, si l'on y regarde bien, tous les animaux ressemblent à l'un ou l'autre de quelques modèles de base (comme la gamme d'un constructeur automobile) : une crevette et une langouste, par exemple, sont deux animaux différents, et pourtant elles ont un air de famille. Ces modèles de base, ce sont les embranchements.

Une fois les animaux répartis entre les différents embranchements, on ordonne ceux-ci, du plus simple au plus complexe, pour dresser une sorte d'arbre généalogique du règne animal, l'arbre phylogénétique.

Les animaux les plus simples, à la base de cet arbre, sont des animaux unicellulaires, ou protozoaires. Ils sont partout, mais on ne les voit pas. Passons…

Le stade suivant, c'est celui des animaux pluricellulaires, appelés aussi métazoaires, constitués de plusieurs cellules. Celles-ci ne sont pas juxtaposées, mais associées et, tout en se multipliant, elles se différencient et se groupent pour former des tissus.

Les animaux pluricellulaires les plus simples sont constitués de deux tissus seulement : un tissu externe et un tissu interne. A ce stade d'évolution correspondent deux embranchements : les spongiaires (éponges), et les cnidaires (méduses, coraux, gorgones, anémones de mer, etc.).

Du côté des éponges, la différenciation cellulaire est très faible. Elle s'accentue chez les cnidaires, où apparaissent des cellules musculaires qui permettent une élongation ou une rétraction de l'animal, des cellules nerveuses rudimentaires dispersées dans l'ensemble de l'organisme, et les cellules urticantes caractéristiques de cet embranchement.

Un animal pluricellulaire, même très simple, ce n'est donc pas un assemblage de protozoaires. Une cellule de protozoaire est un individu complet à elle seule, capable d'assurer toutes les fonctions vitales : nutrition, respiration, reproduction, déplacement… Dans un animal pluricellulaire, chaque cellule ne constitue qu'une partie d'un tout : elle a perdu sa capacité à tout faire et a acquis une spécialisation. Mais elle peut réaliser plus efficacement qu'une cellule non spécialisée la fonction correspondant à sa spécialisation.

Problème technique : si plusieurs cellules s'associent et se spécialisent, elles doivent coordonner leurs actions respectives pour que l'organisme pluricellulaire dont elles dépendent puisse fonctionner... Cette nécessité commandera l'apparition progressive des systèmes nerveux, circulatoire et hormonal. Mais beaucoup reste à faire pour parvenir à la perfection anatomique, physiologique et esthétique de la plongeuse…

Tout se complique au-delà des cnidaires parce qu'une troisième couche de cellules s'intercale entre le tissu externe et le tissu interne. Désormais, des organes vont pouvoir se former. Et, peu à peu, on va voir apparaître toutes les caractéristiques des animaux les plus évolués.

Commençons par le commencement : observons un planaire rose, petit ver plat (ou plathelminthe) très commun à tous les étages en Méditerranée.

Ce qui saute aux yeux, c'est qu'il a une tête ! On la chercherait en vain chez les éponges ou chez les gorgones... Et dans cette tête, on aperçoit un début de concentration de cellules nerveuses, c'est-à-dire la préfiguration d'un cerveau. L'apparition de la tête est un événement significatif : le corps a désormais un avant et un arrière, un dos et un ventre, mais aussi une symétrie bilatérale (les deux moitiés du corps sont symétriques).

Ce n'est pas tout. Le planaire invente aussi les muscles, qui lui permettent de diriger ses déplacements, et des organes génitaux élaborés, qui améliorent l'efficacité de sa reproduction.

L'imagination créatrice des vers est d'ailleurs débordante. Ceux d'un autre embranchement, les nématodes (vers ronds), inventent le tube digestif et la séparation des sexes (nos ennuis commencent là…). Ils se dotent en plus d'un squelette extérieur, c'est-à-dire d'une sorte d'armure constituée d'un matériau résistant qui les protège. Avantage : moins vulnérable, l'animal peut se déplacer plus facilement ; inconvénient : l'armure est rigide, l'animal doit en changer quand il grandit. Il doit donc subir périodiquement la corvée de la mue. On retrouvera ce phénomène chez les arthropodes.

Qu'est-ce qui manque ? Il n'y a toujours ni appareil circulatoire, ni appareil respiratoire. Ces animaux respirent par simple diffusion à travers la paroi du corps : toutes leurs cellules doivent rester plus ou moins en contact avec le milieu ambiant. Ce n'est pas très efficace, aussi sont-ils condamnés à rester petits et peu mobiles.

A partir de là, l'arbre phylogénétique se divise en deux branches principales, correspondant à deux modèles d'organisation différents. Dans un cas (branche droite), le système nerveux va se développer en position ventrale et le cœur en position dorsale par rapport au tube digestif. Dans l'autre cas (branche gauche, celle qui mène aux vertébrés), le système nerveux devient dorsal et le cœur ventral.

Dans les deux cas, l'évolution va peu à peu affranchir l'animal du milieu ambiant. En se libérant des contraintes de celui-ci, il deviendra de plus en plus mobile et, ultérieurement, quittera le milieu aquatique.

Sur la branche droite, les annélides - encore des vers (comme par exemple les vers à panache que l'on voit souvent en plongée : spirographe, sabelle, protule…) - à leur tour ne manquent pas d'idées. Ils se dotent d'un appareil circulatoire qui autorise l'apparition de phénomènes hormonaux de régulation des organes. Leur système nerveux est déjà très concentré dans une tête bien apparente, qui comprend des organes sensoriels (" œil ", antennes) et une bouche. Enfin, des ébauches de branchies leur permettent parfois d'accroître l'efficacité de la respiration.

Les branchies se différencient nettement chez les mollusques, dont le corps est généralement protégé par une coquille qui limite les possibilités de respiration à travers la paroi du corps : l'appareil respiratoire est né.

Parmi les mollusques, le modèle haut de gamme, c'est le poulpe. Il possède toutes les options qui permettent d'évoluer avec aisance et rapidité dans le milieu sous-marin. Il s'est allégé au maximum en réduisant sa coquille à sa plus simple expression : ce n'est plus elle qui le protège, c'est sa capacité à fuir rapidement. Cette rapidité de déplacement lui permet aussi d'attaquer des proies. La recherche de nourriture en est facilitée, d'autant plus que la tête est munie d'organes préhensiles, les tentacules.

Mais la rapidité de déplacement et l'attaque de proies ne sont possibles que si le système nerveux et les organes sensoriels donnent à l'animal une connaissance précise du milieu où il vit. De ce côté là aussi, le poulpe est bien équipé. Ses yeux sont proches des nôtres, tandis qu'un véritable cerveau est logé dans sa tête. Ses " facultés intellectuelles " le rendent même capable de mimétisme lorsqu'il a besoin de passer inaperçu. Au fond, son seul échec est de n'avoir jamais réussi à sortir de l'eau…

On ne retrouve ni la même légèreté, ni la même " intelligence " chez les arthropodes (crustacés, insectes).

Ceux-ci sont en effet enfermés dans une carapace, squelette externe dont le rôle est de soutenir les tissus internes. Mais ce squelette externe présente un grave défaut : il doit être d'autant plus épais, donc d'autant plus lourd, que le volume des tissus internes est grand. De ce fait, tous les arthropodes sont petits, sauf ceux qui vivent dans l'eau où la pression hydrostatique ajoute son soutien à celui de la carapace (merci, Archimède !).

La rigidité de la carapace interdit aussi les déplacements par ondulation du corps. Heureusement, l'apparition à ce stade de pattes articulées permet une certaine mobilité.

En outre, la carapace ne peut pas grandir : l'animal doit l'abandonner périodiquement pour s'en fabriquer une autre. Durant ces phases de mue, il est dépourvu de protection, donc très vulnérable.

Quelque part, le homard (ou son cousin le crabe) est donc bien emm…nuyé par sa carapace, qui l'alourdit et le ralentit au moins autant qu'elle le protège !

Explorons maintenant la branche gauche de l'arbre phylogénétique. A sa base, on rencontre des animaux peu évolués, les échinodermes (oursins, étoiles de mer, holothuries). Leurs capacités sensorielles et leur mobilité sont faibles, en raison du caractère diffus de leur système nerveux.

Puis, très vite, on se rapproche de la perfection de la plongeuse… Dès l'embranchement des urocordés, ou ascidies, les éléments fondamentaux qui caractérisent les vertébrés se mettent en place : un squelette interne, un tube nerveux dorsal, un pharynx portant des fentes branchiales.

La larve des ascidies présente en effet l'aspect d'un têtard. Dans sa queue, on trouve l'ébauche d'un squelette interne : une tige longitudinale plus ou moins élastique, la corde, qui soutient les muscles. On y trouve aussi le tube nerveux et, dans la tête, le pharynx branchial.

Mais cette larve n'est pas vraiment prête pour une vie mobile. Il lui manque quelques accessoires, les yeux par exemple… Après quelques heures de nage, elle se fixe définitivement au sol et perd sa queue et son contenu, corde et tube nerveux. Seule la tête se développe : c'est elle que nous voyons en plongée.

La vie mobile devient la règle chez les vertébrés. Les poissons sont dotés des caractéristiques techniques nécessaires, dont certaines rappellent celles du poulpe : organes sensoriels perfectionnés (audition, équilibration, vue, olfaction…) et cerveau complexe permettent des déplacements rapides, donc la fuite ou la capture de proies. De surcroît, le squelette, interne, est léger et articulé : segmentée, la colonne vertébrale facilite les ondulations du corps, donc les mouvements. La croissance du squelette étant continue, les phases de mue - et la grande vulnérabilité qu'elles impliquent - disparaissent.

Enfin, les poissons inventent aussi un moyen efficace de capturer et de diviser des proies de grande taille : des mâchoires articulées armées de dents. Faute d'en posséder, les animaux moins évolués ne peuvent se nourrir que de petits organismes : pour survivre, c'est moins bien !

L'histoire de l'évolution ne s'achève pas là. Certaines espèces de poissons possèdent un appareil respiratoire qui comprend à la fois des branchies et l'ébauche de poumons, et des nageoires qui annoncent les membres des vertébrés terrestres. Mais restons sous l'eau…

Vincent