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Introduction aux vers

La plupart des gens connaissent les vers de terre que l’on trouve dans la terre du jardin. Bien que de nombreux types d’animaux différents soient communément regroupés sous le terme de « vers », plusieurs phyla distincts entrent dans cette catégorie. Les vers sont généralement des créatures longues et minces qui se déplacent efficacement sans jambes. Les différents phyla de vers présentent une grande diversité en termes de taille, de complexité et de structure corporelle. Les vers plats (phylum Platyhelminthes) sont des animaux simples, légèrement plus complexes qu’un cnidaire. Les vers ronds (phylum Nematoda) ont un plan corporel légèrement plus complexe. Les vers segmentés (phylum Annelida) sont les animaux les plus complexes dont le plan corporel ressemble à celui des vers. L’étude des vers peut éclairer une histoire possible de l’évolution de certains systèmes organiques et de certaines caractéristiques du corps.

Les vers sont des animaux invertébrés à symétrie bilatérale. Les vers ont une extrémité antérieure (tête) définie et une extrémité postérieure (queue). La surface ventrale des vers et d’autres organismes est la face inférieure du corps, souvent la plus proche du sol. La surface dorsale est située sur la partie supérieure du corps, face au ciel. Les surfaces latérales se trouvent sur les côtés gauche et droit du corps. La figure 3.35 compare la symétrie bilatérale d’un requin-baleine et d’un ver plychaete nageant. Les organes de détection de la lumière, du toucher et de l’odorat sont concentrés dans la tête des vers. Ils peuvent détecter les types d’environnement qu’ils rencontrent en se déplaçant dans la direction antérieure.

Il existe six caractéristiques et systèmes qui révèlent une complexité évolutive dans la structure corporelle de la plupart des vers :

1. un mésoderme, une couche corporelle intermédiaire entre les couches de tissu interne (endoderme) et externe (ectoderme) qui forme le tissu musculaire
2. un système nerveux central guidé par un « cerveau »
3. un système excréteur pour éliminer certains types de déchets
4. un système digestif complet, allant d’une bouche antérieure à un anus postérieur
5. un cœlom, une cavité corporelle située entre le tube digestif et la paroi externe du corps et tapissée de tissus
6. un système circulatoire constitué d’une série de tubes (vaisseaux) remplis de fluide (sang) pour transporter rapidement et efficacement les nutriments dissous, l’oxygène et les déchets dans tout le corps

Les vers plats : L’embranchement des Platyhelminthes

L’embranchement des Platyhelminthes est constitué d’animaux simples ressemblant à des vers, appelés vers plats (figure 3.36). Le nom Platyhelminthes (prononcé « plat-ee-hel-MIN-theze ») est dérivé du mot racine grecque platy qui signifie plat et du mot racine grecque helminth qui signifie ver. Les vers plats vivent sur terre, dans l’eau douce, dans l’océan, et dans ou sur d’autres animaux en tant que parasites (par exemple, les ténias). Les vers plats parasites qui vivent sur ou dans d’autres animaux – y compris les humains – peuvent blesser ou même tuer l’organisme hôte. Les vers plats libres non parasites mesurent généralement moins de 10 centimètres de long. Les espèces marines vivent enfouies dans le sable ou sous les rochers dans des eaux peu profondes. Tous les vers plats libres sont des prédateurs qui chassent activement pour se nourrir. Certains vivent en symbiose avec des crabes, des palourdes, des huîtres, des crevettes et des bernacles. Certains vers plats marins sont brillamment colorés (figure 3.36 A) tandis que d’autres sont ternes et se fondent dans l’environnement (figure 3.36 B).

DivisionpstrongFig. 3.16./strong Schéma en coupe des couches germinales des tissus de l’endoderme, de l’ectoderme et du mésoderme dans les diploblastes et les triploblastes/pbr /

Les vers plats sont plus complexes que les cnidaires. Les cnidaires ont deux couches de cellules, l’ectoderme et l’endoderme ; les vers plats ont une couche intermédiaire appelée mésoderme entre les deux autres couches (figure 3.16). Cette couche supplémentaire est importante car ses cellules se spécialisent en un système musculaire qui permet à l’animal de se déplacer. En commençant par les vers plats, tous les animaux que nous étudierons par la suite possèdent un mésoderme et un système musculaire. Les cellules de l’ectoderme et de l’endoderme sont également plus organisées que les cellules similaires des cnidaires. Pour la première fois, nous voyons des groupes de tissus qui ont évolué pour former des organes, comme ceux des systèmes digestif, nerveux et excréteur.

Comme les cnidaires, les vers plats ont un système digestif avec une seule ouverture dans la cavité digestive, mais chez les vers plats marins vivant de manière indépendante, la cavité se ramifie dans toutes les parties du corps (Fig. 3.37 B). Ces vers plats se nourrissent par l’intermédiaire d’un pharynx. Le pharynx est une longue pièce buccale tubulaire qui s’étend du corps, entoure la nourriture et la déchire en très fins morceaux (Fig. 3.37 C et D). Les cellules qui tapissent la cavité digestive finissent de digérer la nourriture. Les nutriments dissous passent ensuite dans d’autres cellules du corps. La nourriture non digérée repasse par la bouche, comme chez les cnidaires. Les ténias parasites absorbent généralement leurs nutriments directement de leur hôte, tandis que les douves parasites ont conservé un système digestif.

Comme la plupart des animaux autopropulsés, les vers plats à vie indépendante possèdent un système nerveux central. Un système nerveux central est constitué d’une masse de cellules nerveuses, appelée ganglion, (chez les organismes plus complexes, le ganglion évolue en cerveau) dans la partie antérieure du corps, et d’un cordon nerveux s’étendant du cerveau vers l’extrémité postérieure du corps (Fig. 3.38). Les cellules sensorielles de la tête détectent les changements de l’environnement. Chez les vers plats libres, les cellules sensorielles qui répondent à la lumière sont regroupées dans deux ocelles de la tête. Les cellules sensorielles qui détectent les courants d’eau, les objets solides et les produits chimiques se trouvent dans deux saillies en forme de volets sur la tête appelées oreillettes. Chez les animaux qui se déplacent seuls, ces organes sensoriels de la tête sont la première partie de l’animal qui rencontre un nouvel environnement. Le ganglion reçoit des informations des structures sensorielles et envoie des signaux à d’autres parties du corps le long de deux brins de cellules nerveuses allant vers la queue. Comme les brins nerveux sont reliés par des brins croisés en forme d’escabeau, ce type de système nerveux est souvent appelé « échelle nerveuse ».

Le système excréteur élimine les déchets et l’excès d’eau des tissus des vers plats. Les vers plats possèdent un système étonnamment élaboré pour débarrasser l’organisme des déchets (figure 3.39). Ce réseau s’étend sur toute la longueur de l’animal de chaque côté et s’ouvre sur l’extérieur par de petits pores dans la région postérieure du corps. Les tubes sont reliés à de minuscules cellules qui transportent les déchets et l’eau des tissus vers les tubes. Ces cellules contiennent des flagelles qui battent d’avant en arrière, créant un courant de fluide qui se déplace constamment vers les pores excréteurs. Sous un microscope, le mouvement des flagelles ressemble à un feu vacillant, et la structure est appelée un bulbe de flamme.

Les vers plats n’ont pas de système circulatoire. Les animaux sans système circulatoire ont des capacités limitées pour délivrer l’oxygène et les nutriments aux cellules de leur corps en raison de la façon dont les molécules se comportent. Lorsque les molécules se répandent dans l’eau, elles deviennent moins concentrées à mesure qu’elles s’éloignent de leur source. Ce phénomène est connu sous le nom de diffusion. Un animal marin en forme de boule ne pourrait pas fournir suffisamment d’oxygène et de nutriments à ses cellules les plus internes, car celles-ci sont trop éloignées de la surface du corps pour que les molécules puissent s’y déplacer (diffusion) (Fig. 3.40 A). En revanche, les cnidaires n’ont aucun problème de diffusion car la plupart des cellules de leur corps en forme de sac sont en contact direct avec l’eau, ce qui facilite l’échange d’oxygène et de nutriments (figure 3.40 B). Les vers plats, en forme de sac mais aplatis, font également parvenir facilement l’oxygène et les nutriments aux cellules de leur corps car toutes leurs cellules sont proches soit de leur surface extérieure, soit de leur cavité digestive (Fig. 3.40 C). Lorsque les animaux deviennent plus grands et plus complexes, la diffusion n’est souvent plus une option, et nous commençons alors à voir le développement de systèmes circulatoires et respiratoires.

Les vers ronds : Phylum Nematoda

Les espèces du phylum Nematoda (de la racine grecque nema signifiant fil) sont plus connues sous le nom de vers ronds (Fig. 3.41). Il existe environ 25 000 espèces de nématodes formellement décrites par les scientifiques. On trouve des nématodes dans presque tous les habitats de la planète. Une espèce a été découverte vivant à l’intérieur de sous-verres de bière en feutre dans les brasseries allemandes. Des études menées sur des terres agricoles ont permis de découvrir jusqu’à 10 000 nématodes dans 100 centimètres cubes (cm3) de sol. Les nématodes sont tout aussi abondants dans les sédiments marins et d’eau douce où ils servent de prédateurs, de décomposeurs et de proies importants pour d’autres espèces comme les crabes et les escargots.

DivisionpstrongFig. 3.41./strongnbsp ;(strongC/strong) Ascaris géant (emAscaris lumbricoides/em), le parasite nématode qui cause la maladie de l’ascaridiose chez l’homme/pbr /

pstrongFig. 3.41./strongnbsp ;(strongE/strong) Ver pulmonaire du rat (emAngiostrongylus cantonensis/em), un parasite nématode qui peut provoquer une méningite/pbr /

Comme les vers plats, les espèces d’ascaris adoptent un mode de vie libre ou parasitaire. Les nématodes parasites (Fig. 3.41 A, C, D et E) comprennent les vers du cœur qui infectent les chiens domestiques et les ankylostomes et oxyures qui infectent couramment les petits enfants. De nombreux nématodes qui parasitent les plantes peuvent dévaster les cultures. Certains nématodes sont cryptobiotiques et ont démontré une remarquable capacité à rester dormants pendant des décennies jusqu’à ce que les conditions environnementales deviennent favorables.

Comme les vers plats, les nématodes sont symétriques bilatéralement. Ils tirent leur nom de la forme ronde de la section transversale de leur corps. Contrairement aux vers plats dans lesquels la nourriture et les déchets entrent et sortent par la même ouverture, les nématodes ont un système digestif complet. Un animal doté d’un système digestif complet possède une bouche à une extrémité, un long tube avec des parties spécialisées au milieu, et un anus à l’autre extrémité. Les systèmes digestifs complets sont observés chez des organismes plus complexes et offrent de nombreux avantages par rapport à la méthode de digestion du ver plat. Avec un système digestif complet, un animal peut manger pendant que son repas précédent se digère. Les parties du système digestif peuvent se spécialiser pour effectuer différentes tâches, digérant les aliments par étapes (Fig. 3.42). À mesure que la nourriture avance, elle est brisée en molécules et absorbée par les cellules qui tapissent le tube. Les muscles qui entourent le tube se contractent, comprimant les aliments et les faisant avancer dans un processus appelé péristaltisme. Les déchets indigestes sont évacués par l’anus.

Contrairement aux vers plats, les nématodes sont minces, et ils sont recouverts d’une cuticule protectrice. Une cuticule est un revêtement cireux sécrété par l’épiderme, ou tissu cellulaire le plus externe. En raison de cette couverture, l’échange de gaz ne peut pas se faire directement à travers la peau comme chez les vers plats. Les échanges gazeux et l’excrétion des déchets chez les nématodes se font plutôt par diffusion à travers la paroi de l’intestin. Bien que les nématodes aient un espace dans le corps entre le tube digestif et la paroi du corps, il n’est pas tapissé de tissus et n’est pas considéré comme un véritable cœlome. Ainsi, les nématodes sont parfois appelés pseudocoelomates (Fig. 3.17 C).

La plupart des vers ont deux bandes de muscles : des muscles longitudinaux qui courent le long du corps et des muscles circulaires qui forment des bandes circulaires autour du corps. Contrairement aux autres vers qui ont deux bandes de muscles, les nématodes n’ont que des muscles longitudinaux. Cela explique leur mouvement de battement caractéristique, car ils ne peuvent se déplacer qu’en contractant les longs muscles de chaque côté de leur corps et en se tortillant vers l’avant. Le système nerveux des nématodes est constitué d’un ensemble de nerfs qui courent le long du corps et sont reliés à des ganglions antérieurs. Les nématodes libres sont capables de détecter la lumière grâce à des ocelles, et la plupart des nématodes ont des capacités chimiosensorielles assez complexes. La plupart des nématodes ne sont pas hermaphrodites, c’est-à-dire qu’ils ont les deux sexes chez un même individu, mais sont dits dioïques, c’est-à-dire qu’ils ont des individus de sexe différent. Leurs capacités chimiosensorielles sont très utiles, car ils s’appuient sur les phéromones pour localiser des partenaires potentiels.

Les vers segmentés : Phylum Annelida

Les vers du phylum Annelida (de la racine latine annelus signifiant anneau) ont généralement des corps segmentés complexes (figure 3.43). Le corps d’un annélide est divisé en sections répétitives appelées segments, avec de nombreux organes internes répétés dans chaque segment. Les vers de terre (classe Oligochaeta) sont des membres terrestres bien connus de cet embranchement et les sangsues (classe Hirudinea) sont des membres parasites bien connus de l’embranchement, que l’on trouve le plus souvent en eau douce. Les vers polychètes ou « vers à poils » (classe Polychaeta) constituent le plus grand groupe de l’embranchement des Annélides. On les trouve principalement dans les habitats marins et d’eau saumâtre.

Les vers annélides polychètes (de la racine grecque des mots poly signifiant nombreux et chaeta signifiant soies) sont ainsi nommés parce que la plupart de leurs segments possèdent des soies appelées chatae ou setae. La figure 3.44 montre deux exemples de soies de polychètes. Les polychètes qui se déplacent librement (et non pas sessiles) possèdent sur leurs côtés des volets musculaires appelés parapodes (du grec para qui signifie près et podia qui signifie pieds), et les soies de ces parapodes s’enfoncent dans le sable pour se déplacer. Les vers de feu sont un type de polychètes qui ont gagné leur nom grâce aux soies urticantes de chaque parapode (Fig. 3.44 A). Ces soies peuvent pénétrer dans la peau humaine, provoquant une irritation, une douleur et un gonflement, semblables à l’irritation causée par l’exposition à la fibre de verre.

Les vers tubulaires sont des polychètes sessiles qui vivent dans des tubes qu’ils construisent en sécrétant le matériau du tube. Les tubes, fixés aux rochers ou enfoncés dans le sable ou la vase, peuvent être coriaces, calcaires ou recouverts de sable selon l’espèce de ver (figure 3.45). Les vers tubicoles se nourrissent en étendant des tentacules à partir du tube. Les morceaux de nourriture se déplacent le long des rainures des tentacules jusqu’à la bouche. Certains vers tubicoles rétractent leurs tentacules lorsque la nourriture se pose sur eux. Les vers tubicoles utilisent leurs parapodes pour créer des courants d’eau qui circulent dans les tubes pour faciliter la respiration et le nettoyage des tubes. En revanche, les vers polychètes, qui vivent librement ou sont mobiles, possèdent une trompe qui peut sortir de leur bouche pour attraper des proies. Il s’agit d’un organe d’alimentation qui est souvent armé de petites dents ou de mâchoires à son extrémité. Grâce à leur mode de vie actif et à leurs bonnes défenses, les polychètes qui se déplacent librement peuvent gagner leur vie dans divers habitats tels que la boue, le sable, les éponges, les coraux vivants et les algues.

Comme les vers plats, les annélides possèdent un mésoderme avec des muscles, un système nerveux central et un système excréteur. Chacun de ces systèmes est plus complexe chez l’annélide que chez les vers plats ou les nématodes. En plus d’un système digestif complet plus spécialisé, les annélides ont également développé des caractéristiques corporelles que l’on ne trouve pas chez les vers plats ou les nématodes. Ces caractéristiques apparaissent sous une forme ou une autre chez tous les animaux plus grands et plus complexes :

1. un cœlome, une cavité corporelle située entre le tube digestif et la paroi externe du corps et tapissée de tissus
2. un système circulatoire constitué d’une série de tubes (vaisseaux) remplis de fluide (sang) pour transporter rapidement et efficacement les nutriments dissous, l’oxygène et les déchets

Rappelons que le coelome est une cavité remplie de fluide située entre le tube digestif et le tube corporel externe et entourée de tissu mésodermique. Le tube digestif se trouve à l’intérieur du tube corporel externe. Cette disposition est appelée « construction de tube dans un tube » (Fig. 3.46). Le fluide du cœlome soutient les tissus mous de la paroi corporelle, tout comme il le fait pour le squelette hydrostatique des cnidaires. Les muscles mésodermiques de la paroi du tube corporel et du tube digestif peuvent exercer une pression sur le fluide pour faciliter les mouvements. Dans la paroi du corps des annélides se trouvent deux types de muscles : circulaires et longitudinaux. Lorsque les muscles circulaires se contractent, le segment s’allonge et se rétrécit. Lorsque les muscles longitudinaux se contractent, le segment devient plus court et plus gros (Fig. 3.47). Ces contractions produisent le mouvement de reptation des vers. Rappelons que les nématodes sont dépourvus de muscles circulaires et qu’ils ne peuvent se déplacer qu’en contractant leurs muscles longitudinaux, ce qui leur permet de s’agiter et de gigoter plutôt que de ramper. Les soies le long du corps des polychètes s’accrochent dans le substrat, maintenant certaines parties du ver en place tandis que d’autres parties avancent.

Les annelidés ont un système circulatoire fermé dans lequel le sang est pompé par les muscles des vaisseaux sanguins (Fig. 3.48). Le sang circule dans les capillaires microscopiques, captant les molécules alimentaires du tube digestif et l’oxygène de la peau et les transportant vers les cellules du corps. Les parapodes, les rabats sur les côtés des segments, augmentent la surface de la peau pour la respiration. Dans un système circulatoire efficace comme celui-ci, les tissus internes d’un animal n’ont pas besoin d’être proches de ses organes digestifs et respiratoires, car le sang achemine les nutriments et l’oxygène. Un tel système permet aux animaux de grandir beaucoup plus que ce qui est possible chez les vers plats, qui doivent compter sur la diffusion.

Le système nerveux est également plus complexe chez les annélides que chez les autres phyla de type vermifère. Les annélides possèdent un organe cérébral simple constitué d’une paire de faisceaux de nerfs dans la région de la tête (figure 3.49). Les nerfs relient le cerveau aux organes sensoriels de la tête qui détectent l’environnement devant le ver. Les vers de terre n’ont pas d’yeux, mais les annélides polychètes ont des yeux qui peuvent distinguer la lumière de l’obscurité. Certains yeux de vers polychètes peuvent même détecter des formes. Les nerfs s’étendent également du cerveau autour du tube digestif et le long de la surface ventrale. Un ganglion ou un groupe de cellules nerveuses fait fonctionner les organes de chaque segment.

Le système excréteur des vers annélides consiste en une paire de petits tubes dans chaque segment. Ces tubes, appelés néphridies (de la racine grecque nephrus qui signifie rein), sont ouverts aux deux extrémités. Ils filtrent le fluide coelomique, qui contient des molécules nutritives utiles ainsi que des molécules de déchets. Au fur et à mesure que le fluide se déplace dans le tube, les molécules utiles retournent dans le cœlom et les molécules de déchets passent dans l’eau. Bien que ce système semble moins complexe que celui d’un ver plat, les néphridies constituent en fait une méthode plus efficace de traitement des déchets, car elles filtrent le fluide, ce qui permet de garder les molécules utiles à l’intérieur de l’organisme (figure 3.50).