Chapitre 11: Les Poissons

Question 1

Quelle est la phylogénie des Gnathostomes?

Answer 1

• Gnathostomes:
  1. Embranchement des Chondrichtiens (requins, raies, chimères).
  2. Osthéchthyens (poissons osseux) se séparent en deux clades, soit:
  a) Actinoptérygiens (poissons à nageoires rayonnés)
  b) Sacoptérygiens (poissons à nageoires charnues).

Plus tôt dans le cladogramme, on retrouve les:

1. Pétromyzontides (Lamproies)
2. Myxinoïdes.
   - Ces deux clades sont regroupés sous les Cyclostomes dans l’une des hypothèses de la phylogénie des Vertébrés.

Question 2

Quelles sont les synapomorphies des Gnathostomes?

Answer 2

1. Premier Vertébrés avec une mâchoire.
2. Vertèbres avec centrum.
3. Arc branchiales fusionnées et internes par rapport aux branchies. (Par opposition, le panier branchial des lamproies étaient externes par rapport aux branchies)
4. Les nageoires sont appariées au niveau pelvien et pectoral.
5. Le cœur est doté de cônes artériels.
6. La première fente branchiale est transformée en spiracle. (C’est un orifice qui s’ouvre sur le pharynx.
7. Les fibres nerveuses ont une gaine de myéline.
8. L’oreille interne est doté de trois canaux semi-circulaire.
9. Les deux narines et les tubes olfactifs sont distincts.

Question 3

Quelle est l’hypothèse de l’évolution de la mâchoire?

Answer 3

Il y aurait eu évolution de la mâchoire par sélection naturelle.

• La mâchoire aurait évolué des arcs branchiaux chez des Vertébrés ancestraux (Pétromyzontides, Myxinoïdes). Les arcs branchiaux avaient un rôle de support.
• Plus tard, il y aurait eu une adaptation des arcs branchiaux comme support pour les fentes branchiales et pour le pompage.
• Il y aurait eu un changement fonctionnel (exaptation) pour les arcs branchiaux antérieurs. À ce moment, les arcs branchiaux antérieurs auraient évolué pour jouer un rôle dans la prédation. Il y aurait évolution pour former des arcs mandibulaire et hyoide (ce qui constitue la mâchoire chez les Gnathostomes). Celle-ci est adaptée au mode de vie du prédateur.

Question 4

Quelle est la particularité des vertèbres chez les Gnathostomes?

Answer 4

Les Gnathostomes possèdent des vertèbres avec centrum (fusionnées ou pas).
- Cette évolution peut bien jouer le rôle de protection (pour la notochorde, le tube neural et les artères).

Question 5

Comment peut-on expliquer que les nageoires sont appariées chez les Gnathostomes?

Answer 5

La théorie du repli latéral propose que les nageoires latérales stabilisatrices se soient divisées en nageoires pectorales et pelviennes.
- Les cartilages basaux et radiaux favorisent la mobilité et les rayons supportent les nageoires.

Question 6

Y-a-t-il une augmentation du nombre de canaux semi-circulaires dans l’oreille interne des Gnathostomes?

Answer 6

Oui, l’oreille interne se complexifie.

• Chez les Myxinoïdes, il n’y a qu’un seul canal semi-circulaire dans l’oreille interne.
• Chez les Pétromyzontides (Lamproies), il y a deux canaux semi-circulaires dans l’oreille interne.
• Chez les Gnathostomes, il y a trois canaux semi-circulaires dans l’oreille interne.

Question 7

Quelles sont les relations phylogénétiques des Chondrichtyens?

Answer 7

Les Chondrichtyens (Requins, Raies):

• Est l’un des trois clades des Gnathostomes actuels (avec les Actinoptérigyens et les Sarcoptérigyens, tous deux regroupés dans le clade des Ostéichthyens).
• Se divisent en deux clades dérivés:
  a) Élasmobranches (Requins, Raies)
  b) Holocéphales (Chimères)
• Les Chondrichtyens remontent au Silurien.

Question 8

Quelles sont les synapomorphies des Chondrichtyens?

Answer 8

1. Écailles placoïdes. Elles jouent un rôle dans la locomotion (réduit la résistance de l’eau) et dans la protection.
2. Suspension hyostylique de la mâchoire. Le cartilage hyomandibulaire est élargi et fixé au crâne… mais il est mobile par rapport à celui-ci (contrairement à d’autres types de suspension de la mâchoire).
3. Les mâles ont des ptérygopodes. Ils jouent un rôle lors de la reproduction. Les ptérygopodes sont des éléments cartilagineux des nageoires pelviennes.
4. Le cartilage calcifié prismatique sur l’endosquelette.
5. Présence de vertèbres cartilagineuses avec centrum et plaques intercalaires.

Question 9

Que permet la suspension hyostylique de la mâchoire chez les Chondrichtyens?

Answer 9

Elle permet la protraction mandibulaire (Avancement de la partie inférieure de la mâchoire vers l’avant).

Question 10

Où sont situés les plaques intercalaires chez les Chondrichtyens?

Answer 10

Entre leur arc neural.

Question 11

Quelle est la classification naturelle des Ostéichthyens?

Answer 11

Pour les Ostéichthyens, la classification naturelle, c’est une superclasse qui regroupe seulement les poissons qui possèdent un squelette osseux. Cela constitue toutefois un groupe paraphylétique.

Question 12

Quelle est la phylogénie des Ostéichthyens?

Answer 12

Les Ostéichthyens (poissons osseux) se divisent en deux clades dérivés:

1. Les Actinoptérigyens (les poissons à nageoires rayonnées)
2. Les Sarcoptérigyens (les poissons à nageoires charnues).

Question 13

Quelles sont les synapomorphies des Ostéichthyens?

Answer 13

1. Formation d’os endochondral.
   - L’os endochondral pourrait tout aussi bien être un trait des Gnathostomes que les Chondritchtyens auraient perdues secondairement.
   - Il y a réversion évolutive chez certains clades comme les Chondrotéens (Esturgeons)…
2. Membranes des nageoires soutenues par des rayons d’os dermiques, les Lépidotriches.
   - Les Chondrichtyens avaient plutôt des cératotriches à base de kératine.
3. Apparition d’ensembles d’éléments osseux d’origine dermique:
   a) Os maxillaires, prémaxillaires et dentaires, portant tous des dents.
   b) La ceinture pectorale = l’ensemble des os joignant les membres antérieurs au corps, porte aussi des os dermiques.
4. Présence de sacs aériens.
   - Vessie natatoire qui joue un rôle de flotteur.
   - Sont des poumons secondaires lorsqu’il servent à la respiration.

Question 14

Comment se nomme la structure qui sert de support des nageoires chez les Chondrichtyens et chez les Ostéichthyens?

Answer 14

• Chez les Chondrichtyens, le support de la nageoire est assuré par des cératotriches (rayons de kératines).
• Chez les Ostéichthyens, le support de la nageoire est assuré par des lépidotriches osseux.

Question 15

Qu’est-ce que des sacs aériens et à quoi servent-ils?

Answer 15

• Ce sont des excroissances de l’oesophage.
• Certains poissons les utilisent comme organes respiratoires accessoires.
• Chez la plupart des poissons, les sacs aériens sont des vessies natatoires qui permettent d’ajuster la flottabilité.
• La circulation de l’air peut se faire par un canal pneumatique ou par une glande à gaz.

Question 16

Quelle est la phylogénie des Actinoptérigyens?

Answer 16

• Ils comptent pour la moitié des Vertébrés actuels (27 000 spp.).
• Ils comportent 4 clades reliques (grande diversité fossile mais dont la diversité actuelle et vivante est faible).
• La première radiation évolutive des Actinoptérygiens a pris fin avec l’extinction massive de la fin du Paléozoïque et la seconde avec celle de la fin du Mésozoïque.
• Le clade dominant des Actinoptérigyens est les Téléostéens (24 000 spp.).

Question 17

Quelles sont les synapomorphies des Actinoptérigyens?

Answer 17

1. Les dents portent un petit capuchon de tissus minéralisé: Acrodine.
2. Les écailles s’articulent entre elles par un système de tenon-mortaise.
3. Perte de la nageoire dorsale antérieure. Celle qui reste est l’homologue de la nageoire dorsale postérieure des Chondrichtyens.
4. Les nageoires sont attachées aux ceintures par des rayons multiples.
5. Le maxillaire et le prémaxillaire ne portent généralement pas de dent et ne sont pas fusionnés au squelette (mobile).

Question 18

À quoi servent les prémaxillaire et maxillaire mobiles chez les Actinoptérygiens?

Answer 18

Les prémaxillaire et maxillaire mobiles chez les Actinoptérygiens permettent d’augmenter rapidement le volume de la chambre orobranchiale. Cela leur permet d’aspirer leurs proies.

Question 19

Quelle est la phylogénie des Sarcoptérygiens?

Answer 19

• Les Sarcoptérygiens sont des poissons à nageoires charnues.
• Regroupe l’autre moitié de la diversité des Vertébrés.
• Tous les Vertébrés terrestres sont des Sarcoptérygiens.
• Les Sarcoptérygiens sont le groupe-frère des Actinoptérygiens au sein des Ostéichthyens.

Question 20

Quelles sont les synapomorphies des Sarcoptérygiens.

Answer 20

1. Les nageoires paires deviennent charnues avec un squelette monobasal.
   - Les nageoires s’attachent aux ceintures par un seul élément.
2. Émail sur des dents.–P

Question 21

Quel caractère est fondamental dans la compréhension de l’évolution de la mâchoire chez les Gnathostomes?

Answer 21

La séparation marquée des capsules nasales.

• Ce caractère est observable dans le neurocrâne fossilisé de certains poissons sans mâchoire. Il y a séparation des capsules nasales.
• Caractère essentiel au développement de la mâchoire. Une position centrale des capsules nasales (comme chez les Cyclostomes) obstrue la croissance des cellules impliquées dans la formation des mandibules pendant le développement embryonnaire.

Question 22

**Quelles sont les adaptations à la vie de prédateur aquatique?

Answer 22

Un système circulatoire simple (observé notamment chez les Actinoptérygiens et les Chondrichtyens).

Question 23

Quelle est la principale fonction du système respiratoire?

Answer 23

Optimiser le taux de diffusion des gaz (CO2 et O2) entre le corps et l’environnement.

Question 24

Quelles sont les caractéristiques du taux de diffusion?

Answer 24

Le taux de diffusion des gaz:

1. Est ajustable pour que les échanges des gaz correspondent aux besoins de l’animal, ce qui dépend du niveau d’activité de l’animal.
2. Est fonction de
   a) La constante de diffusion (elle dépend de l’environnement de l’animal).
   b) L’aire de la membrane de respiration (en augmentant l’aire, on augmente le taux de diffusion).
   c) La pression partielle des gaz divisé par la distance de diffusion (la pression partielle des gaz est inversement proportionnelle à la distance de diffusion).
   - Pour diminuer la distance de diffusion, il faut diminuer l’épaisseur de la membrane respiratoire.
   - La pression partielle des gaz dépend évidemment que la quantité de gaz dans le sang et dans l’environnement.
   - La quantité de gaz dans le sang et dans l’environnement peuvent être maximisé grâce à la circulation à contre-courant.

Question 25

Quelle est la fonction principale du système excréteur?

Answer 25

Maintenir l’homéostasie.

Question 26

Comment le système excréteur maintient l’homéostasie?

Answer 26

Par:

1. La régulation de l’équilibre osmotique (eau et sels minéraux).
2. Le rejet des déchets azotés.

Question 27

Quels sont les sources de perturbation du milieu interne de l’organisme?

Answer 27

1. Le métabolisme des cellules qui rejette le CO2, H2O, Na et le NH3 (ammoniaque).
2. Le milieu de vie (eau salée, eau douce, terrestre).
3. La nourriture ingérée.

Question 28

Quels sont les éléments constituants du système excréteur des poissons?

Answer 28

1. Les branchies
2. Les reins.

Chez les Chondrichtyens:

1. Les poumons
2. La peau
3. Le foie
4. La glande rectale

Question 29

Quel est l’unité de base du rein?

Answer 29

Le néphron composé d’un corpuscule rénal.
Corpuscule rénal:
a) Capsule rénal
b) Glomérule.

Question 30

Quel est le rôle du glomérule?

Answer 30

Il filtre l’eau, les déchets azotés et les petites molécules qui ne doivent pas nécessairement être excrétées.

Question 31

Comment s’adapte un organisme dont la concentration osmotique est plus grande que celle de l’environnement?

Answer 31

Ce sont des régulateurs hyperosmotiques (hypertoniques).

• Ils présenteront de gros glomérules pour évacuer l’eau et des tubules courts pour réabsorber activement les sels minéraux.
• L’eau va avoir tendance à entrer dans le poisson pour diluer les sels.

Question 32

Comment s’adapte un organisme dont la concentration osmotique est plus faible que celle de l’environnement?

Answer 32

Ce sont des régulateurs hypoosmotiques (hypotoniques).

• L’organisme aura tendance à perdre de l’eau.
• Ils luttent donc contre la perte d’eau et l’accumulation d’électrolytes (sels). C’est pour cette raison que leurs glomérules seront plus petits ou absents et que les tubules seront longs pour favoriser l’excrétion active des électrolytes en excès.

Question 33

Comment les poissons excrètent-ils l’ammoniaque NH3?

Answer 33

Ils sécrètent passivement l’ammoniaque par diffusion à travers les branchies.

Question 34

Comment les Chondrichtyens font pour s’équilibrer avec leur milieu marin?

Answer 34

Les poissons sécrètent de manière générale l’ammoniaque par diffusion à travers les branchies.

Exception chez les Chondrichtyens, ils transforment l’ammoniaque en urée moins toxique et ils accumulent l’urée dans leurs tissus pour s’équilibrer avec le milieu marin ambiant.

Question 35

Quels organismes transforment l’ammoniaque en urée?

Answer 35

1. Les Chondrichtyens
2. Les Lissamphibiens
3. Les Mammifères

L’urée a une toxicité moindre, comparativement à l’ammoniaque et le coût métabolique est faible.

Question 36

Quels organismes transforment l’ammoniaque en acide urique?

Answer 36

1. Les Archosauriens (Oiseaux et Crocodiliens)
2. Lépidosauriens (Lésards)

La transformation en acide urique a un coût métabolique élevée mais la toxicité est moindre et elle permet de réduire les pertes en eau.

Question 37

Quels organismes ne transforment pas l’ammoniaque?

Answer 37

Les Téléostéens d’eau douce.

Question 38

Comment l’olfaction est assurée?

Answer 38

Elle est assurée par des narines externes menant à des sacs olfactifs.

Question 39

À quoi sert le système de ligne latérale des poissons?

Answer 39

Il détecte les courants d’eau par l’activation des neromastes, de petits interrupteurs qui émettent des signaux électriques positifs ou négatifs selon le sens de déplacement.

Question 40

À quoi servent les ampoules de Lorenzini chez les Chondrichtyens?

Answer 40

Les ampoules de Lorenzini:

• Sont situées sur le rostre et la tête.
• Permettent la détection de l’activité électrique produite par l’activité musculaire des proies.

Question 41

Pourquoi est-il important ce comprendre le nouveau mode de circulation chez les Dipneustes?

Answer 41

Parce qu’il pourrait s’agit de l’état ancestral chez les Tétrapodes.

• Le mode de circulation est modifié chez les Dipneustes. En effet, la circulation branchiale persiste mais un vaisseau pulmonaire s’est développé de l’arc aortique.
• Cette particularité pourrait constituer une préadaptation à la vie terrestre.
• Les sangs oxygénés et désoxygénés ne sont pas totalement séparés. En effet, la valve spirale dans la ventricule ne cloisonne pas parfaitement les deux types de sang. Cela n’est pas grave compte tenu des différentes pressions. Cela est avantageux lors des plongées (vie aquatique).
• L’aorte dorsale recircule le sang oxygéné dans le corps.

Question 42

Quelle est l’avantage chez les poissons d’avoir une circulation à contre-courant?

Answer 42

• Les arcs branchiaux sous l’opercule supportent deux rangées de filaments branchiaux. Le sang qui s’écoule dans les filaments branchiaux est amené par les artères branchiales afférentes et ces artères se résolvent en lits de capillaires dans les lamelles branchiales.
• L’eau et le sang circulent en sens inverse de part et d’autre des lamelles.
• La circulation à contre-courant fait en sorte qu’il y a toujours une différence dans la concentration d’oxygène entre l’eau et le sang. L’eau a toujours une plus grande concentration en oxygène que le sang, ce qui favorise la diffusion de l’oxygène de l’eau vers le sang.
• Cela augmente donc l’efficacité de la diffusion d’oxygène.
• Contrairement à la circulation concourant, où au départ l’eau a une concentration plus élevée en oxygène. Il y a donc une diffusion d’oxygène favorisée de l’eau vers le sang. À un moment donné, la concentration d’oxygène de l’eau et du sang sont équivalentes et donc la diffusion n’est plus très efficace (l’oxygène peut aussi bien circuler du sang vers l’eau, l’eau vers le sang…).

Question 43

Quels types de récepteurs spécialisés les poissons possèdent-ils?

Answer 43

• Récepteurs du toucher et de la température.

- Récepteurs spécialisés pour l’olfaction, la vision, l’ouïe, l’équilibre et pour détecter le mouvement de l’eau.

Question 44

Vrai ou faux. La mise au point des yeux des poissons s’effectue par le changement de forme comme chez la plupart des autres Vertébrés.

Answer 44

Faux. La mise au point des yeux des poissons s’effectue par le déplacement de la lentille vers l’avant ou vers l’arrière et non d’un changement de forme comme chez la plupart des autres Vertébrés.