Arthropoda, embranchement d’animaux à symétrie bilatérale possédant un squelette externe (exosquelette), un corps multisegmenté et des appendices paires et articulés. Comprenant des araignées, des acariens, des crustacés, des mille-pattes et des insectes, ils sont pratiquement omniprésents et comprennent 75 % des espèces animales connues (plus de 923 000 espèces dans le monde ; plus de 33 670 au Canada).
Structure
Les arthropodes se distinguent par un exosquelette cuticulaire, sécrété par une couche sous-jacente de cellules épidermiques. L’exosquelette est constitué de protéines et de chitine (une substance similaire à la cellulose) et comporte 2 couches : une épicuticule externe, contenant souvent de la cire qui réduit la perte d’eau, et une procuticule interne. L’exosquelette est constitué de plaques (sclérites) et de cylindres de cuticule dure reliés par des régions flexibles (membranes articulaires). Dans les sclérites, la procuticule externe est l’exocuticule dure ; le reste est l’endocuticule plus souple.
Mouvement
L’exocuticule étant absente des articulations, les arthropodes peuvent déplacer les appendices et fléchir un segment corporel sur un autre. Le mouvement résulte de la contraction et de la relaxation des fibres musculaires striées. La plupart des arthropodes utilisent leurs appendices pour se déplacer, par exemple, comme des pagaies chez les espèces aquatiques ou comme des pattes chez les terrestres.
Croissance
Les jeunes arthropodes grandissent en perdant et en remplaçant périodiquement leur exosquelette (mue), un processus contrôlé par des hormones (principalement l’ecdystérone). La cavité corporelle est remplie de sang, et un cœur faiblement développé fait circuler le sang dans une ou plusieurs artères. Le sang des arthropodes est généralement incolore car il ne contient pas les pigments respiratoires du sang des vertébrés. Les arthropodes aquatiques respirent à l’aide de branchies portées par des appendices ou des segments du corps ; les formes terrestres, par des poumons-livres (membranes disposées comme les feuilles d’un livre) ou des tubes trachéaux.
Organes des sens
Les organes des sens des arthropodes comprennent des poils sensibles au son, au toucher, à l’odeur, au goût, à l’humidité ou à la température, et souvent 2 yeux composés et 1 ou plusieurs yeux simples. Les informations sensorielles sont traitées dans un système nerveux central composé d’un cerveau relié à une moelle nerveuse ventrale (surface inférieure) constituée de ganglions (masses nerveuses) appariés reliés, longitudinalement, par des connectifs appariés.
Diète
Les arthropodes se nourrissent de matière organique vivante ou morte ou peuvent parasiter d’autres animaux. La structure de l’intestin et des pièces buccales varie en fonction du régime alimentaire. Les organes d’excrétion sont les branchies, les glandes antennaires, les glandes coxales ou les tubules de Malpighi.
Reproduction et développement
La plupart des arthropodes ont des sexes séparés. Les spermatozoïdes sont généralement transmis à la femelle dans un emballage scellé (spermatophore) ; le processus est souvent précédé d’un comportement élaboré. Les juvéniles nouvellement éclos sont plus petits que les parents et diffèrent souvent d’eux par leur forme, leur alimentation et leurs habitudes. Ces juvéniles deviennent des adultes par métamorphose contrôlée par les hormones.
Les limites de la taille
La taille des arthropodes est limitée par les relations surface-volume. La surface d’un arthropode varie avec le carré de ses dimensions linéaires ; son poids varie avec le cube. Ainsi, les grands arthropodes sont relativement plus lourds que les petits et les petits arthropodes ont une surface relativement plus grande.
Les petites formes terrestres doivent occuper des microhabitats humides pour éviter de se dessécher. La puissance des fibres musculaires étant proportionnelle à leur section transversale, les grands arthropodes sont relativement plus faibles. Les grandes formes sont trop lourdes et trop faibles pour se déplacer rapidement et ont également du mal à respirer, puisque les échanges gazeux se font principalement par simple diffusion. Par conséquent, la taille et l’habitat sont quelque peu limités chez les formes terrestres. Étant soutenus par l’eau, les arthropodes marins peuvent être très grands (longueur du corps jusqu’à 60 cm).
Évolution et phylogénie
Les arthropodes ont probablement évolué dans les mers précambriennes il y a plus de 570 millions d’années à partir du ou des mêmes ancêtres que les annélides polychètes (vers avec de nombreux appendices ressemblant à des poils). Les plus anciens fossiles connus (Cambrien inférieur, 544-520 millions d’années) sont diversifiés et beaucoup appartiennent à des groupes qui existent encore. Ces faits suggèrent que la scission des lignées s’est produite bien plus tôt. On ne sait pas si les arthropodes ont évolué à partir d’un ancêtre commun ou de plusieurs ancêtres non apparentés. Les arthropodes sont classés en 4 subphyla, décrits ci-dessous.
Trilobitmorpha
Les trilobites, aujourd’hui disparus, prédominaient dans les mers paléozoïques, il y a 544 à 250 millions d’années.
Chélicerata
Les chélicérates sont les seuls arthropodes dépourvus d’antennes. Le corps est constitué d’un céphalothorax (tête et thorax fusionnés) et d’un opisthosoma (abdomen), et porte une paire d’appendices alimentaires en forme de pince, une paire de pédipalpes et 4 paires de pattes de marche. Ce groupe comprend les limules, les araignées de mer et les arachnides (araignées, tiques, acariens, scorpions), avec plus de 64 550 espèces décrites (3225 au Canada).
Crustacés
Les crustacés, avec plus de 31 300 espèces connues, sont principalement marins avec quelques formes d’eau douce et terrestres. La tête porte 2 paires d’antennes, une paire d’yeux composés pédonculés ou non, 2 mandibules et 2 paires de maxillaires. La segmentation et les appendices du thorax et de l’abdomen varient selon les espèces et le mode de vie. Les appendices sont biramés (à deux branches) et adaptés à l’alimentation par filtration, la respiration, la nage, l’enfouissement, la couvaison des jeunes et l’accouplement. Le sous-phylum comprend les puces d’eau, les copépodes, les balanes, les crabes, les homards, les écrevisses, les crevettes, etc.
Uniramia
Le sous-phylum comprend les myriapodes (centipèdes, mille-pattes, symphyles et pauropodes) et les insectes. On connaît environ 760 000 espèces (quelque 30 580 au Canada) – la grande majorité étant des insectes. Certains scientifiques associent les uniramiens aux crustacés du sous-phylum Mandibulata en raison de la structure similaire de leur tête. La plupart des uniramiens possèdent une paire d’antennes et de mandibules, et une ou deux paires de maxillaires (souvent fusionnées sur la ligne médiane). Les insectes ont 3 paires de pattes non ramifiées ; les myriapodes en ont davantage. La plupart des insectes adultes ont une ou deux paires d’ailes. Les segments du corps sont regroupés en sections corporelles composées (2 pour les myriapodes, 3 pour les insectes).
Groupes apparentés
Trois autres phyla sont fréquemment considérés avec les arthropodes en raison de leur structure similaire. Les onychophores comprennent 70 espèces connues d’animaux terrestres, ressemblant à des chenilles, des tropiques et de l’hémisphère sud. Le corps est mou, recouvert d’une cuticule flexible et adapté pour se glisser dans des espaces confinés.
Les Onychophores possèdent une paire d’antennes, une paire de mandibules en forme de griffes, de nombreuses paires de membres ventraux non articulés et des organes internes présentant à la fois des caractéristiques d’annélides et d’arthropodes.
Les tardigrades (ours d’eau) sont de petits animaux (0,3-1,2 mm) à 8 pattes qui vivent dans la pellicule d’eau sur la mousse, dans le sol ou dans l’eau douce ou salée, et se nourrissent de cellules végétales, de détritus ou d’autres animaux. Ils partagent des caractéristiques avec les gastro-triches (phylum d’organismes aquatiques ressemblant à des vers) et les arthropodes. On en connaît environ 400 espèces (48 au Canada).
Les pentastomidés comprennent environ 90 espèces (2 au Canada) de vers de la langue hautement spécialisés qui infestent les poumons des vertébrés, principalement des reptiles. Il a été suggéré qu’ils ont des affinités avec les arachnides, les myriapodes ou les crustacés.