L'évolution des stratégies de locomotion - Partie 1 - de l'eau à la terre

Si vous demandez à un gosse de 10 ans "qu'est-ce qu'un animal ?", il vous répondra d'une façon certaine que c'est quelque chose qui respire et qui bouge ! Certes, cette définition est absolument incomplète et très moche mais elle dégage du sens ! Un animal, par définition, est un être vivant eucaryote, pluricellulaire, hétérotrophe (consommant de la matière organique) et pourvu, en général, d'une certaine motilité. C'est donc bien un truc qui bouge pour maximiser leurs chances de trouver des ressources.

Déjà, on estime que la plupart des grands embranchements actuels de Métazoaires sont apparus il y a 540 millions d'années environ. On appelle cet événement l'explosion cambrienne (un nom qui déchire)! Avant cela, les organismes se déplaçaient grâce aux battements de leurs cils, flagelles dans le milieu liquide. 

Les premières espèces pluricellulaires étaient dotées d'une sorte de flagelle. Les nageoires sont apparues au fil du temps. Il faut savoir que l'on distingue deux types de membres : 

-les membres ptérygiens : les nageoires permettant de nager. De nombreuses espèces animales ont développé ce genre d'appendice : notamment les "poissons" et certains mammifères marins... (et on parle même de nageoires pour décrire les membres d'une tortue marine, les ailes d'un manchot ou alors les ailettes d'un Céphalopode). 

Les membres ptérygiens sont des replis de peau soutenus par des rayons squelettiques, ayant la forme de rame. On parle de rayons endosquelettiques (=radiaux) de nature cartilagineuse chez les fameuses Lamproies et chez les Chondrichtyens (en gros les requins et les raies) ou de nature osseuse chez les Ostéichtyens (tous les autres poissons). 

-les membres chiridiens permettant de marcher, courir, grimper, voler, sauter... (on y reviendra plus tard)

Ce qui est super intéressant à traiter est le passage de l'eau à la terre ! La communauté scientifique pense que cette transition entre deux types de milieux aux contraintes différentes se serait déroulée lors du Dévonien, il y a -360 à 390 millions d'années ! D'un point de vue phylogénétique, le groupe des Tétrapodes (ceux qui possèdent des membres chiridiens) serait très apparenté à un taxon aquatique : celui des Dipneustes. Nous pensons alors que les Tétrapodes sont issus de Vertébrés aquatiques ! Les Dipneustes sont des poissons osseux possédant des poumons. On ignore encore les véritables raisons de cette "sortie des eaux" de ces drôles de poissons (peut-être dû à une diminution de la température atmosphérique à la fin du Dévonien ou bien un moyen de fuite face à des prédateurs aquatiques). 

Arbre phylogénétique des Sarcoptérygiens

Cette conquête du milieu aérien a obligatoirement causé, entre autres, une évolution des membres. La poussée d'Archimède sur la terre est très faible comparée au milieu liquide, cela nécessite l'apparition d'organes de soutien. Le membre chiridien est composé de trois parties (de haut en bas) : le Stylopode, le Zeugopode et l'Autopode. Il permet donc le soutien de l'organisme ainsi que son déplacement. Ainsi, quelques espèces appartenant aux Sarcoptérygiens ont commencé à différencier un stylopode et un zeugopode. Par exemple, on observe chez Sauripterus (espèce fossile de poisson à nageoires charnues = Sarcopétrygien) des structures homologues à notre Humérus, notre Ulna ou notre radius (des parties de l'avant-bras). 

Sur les schémas ci-dessous, Acanthostega est l'un des premiers tétrapodes parmi les vertébrés à avoir des membres chiridiens. 

Comparaison des membres entre un Sarcoptérygien et un Tétrapode

Les Amphibiens constitueraient les premiers vrais Tétrapodes !  

Ainsi, l'apparition du membre chiridien et son utilisation résulteraient d'une exaptation. Initialement, il permettait le déplacement dans des eaux encombrés puis est devenu un membre adapté à la mobilité en milieu aérien. 

Voilà, ce premier article sur l'évolution des stratégies de locomotion est clos. Rendez-vous la semaine prochaine pour la suite sur la diversité des systèmes de locomotion en milieu terrestre ! Deplus, nous analyserons davantage les mécanismes de formation des membres chiridiens. Merci beaucoup pour la lecture ! 

sources : Classification phylogénétique du vivant - G. Lecointre et H. Le Guyader

http://reasonandscience.heavenforum.org/t2219-tetrapods-evolved-really