Introduction
Le cœur, organe vital, assure la circulation des fluides corporels chez les animaux. Chez les vertébrés, il s'agit du sang, tandis que chez les arthropodes, c'est l'hémolymphe. Cet article explore en détail le fonctionnement du cœur chez les arthropodes, en particulier les insectes, en le comparant à celui des vertébrés. Nous examinerons les mécanismes de contraction, l'anatomie et les adaptations spécifiques à chaque groupe.
Le Cœur des Vertébrés : Un Système Circulatoire Clos
Anatomie et Physiologie
Le cœur des vertébrés est un organe musculaire complexe qui propulse le sang dans un système circulatoire clos. Il est composé d'atriums et de ventricules, qui alternent entre phases de diastole (relaxation) et de systole (contraction) de manière rythmique et coordonnée. Les cardiomyocytes, cellules musculaires cardiaques, sont dotées d'autorythmicité, ce qui signifie qu'elles peuvent se dépolariser spontanément, bien que leur contraction soit limitée.
Conduction et Innervation
La vague de dépolarisation qui initie la contraction cardiaque naît dans le nœud sino-atrial et se propage à travers les atriums grâce aux jonctions communicantes entre les cardiomyocytes, assurant ainsi la continuité électrique. Le réseau vasculaire des vertébrés comprend des artères reliées aux ventricules, qui se ramifient en vaisseaux de plus en plus petits jusqu'aux capillaires. La diminution du diamètre des vaisseaux augmente la résistance vasculaire, entraînant une réduction de la pression sanguine.
Régulation
L'activité cardiaque est régulée par la fréquence des battements et le volume d'éjection systolique, qui déterminent ensemble le débit cardiaque. Le système nerveux autonome, via les composantes parasympathique et orthosympathique, innerve le cœur et module son activité. Le système parasympathique a un effet cardiomodérateur, tandis que le système orthosympathique accélère le rythme cardiaque et augmente le volume d'éjection systolique.
Le Cœur des Arthropodes : Un Système Circulatoire Ouvert
Généralités
Le cœur des arthropodes est responsable de la circulation de l'hémolymphe dans un système circulatoire ouvert. Contrairement aux vertébrés, la rythmicité cardiaque des arthropodes est neurogène, c'est-à-dire qu'elle dépend des impulsions nerveuses. La suppression des connexions nerveuses entre le ganglion et le cœur entraîne l'arrêt des contractions cardiaques.
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Anatomie Spécifique aux Insectes et Malacostracés
Chez les insectes, comme le criquet, le cœur est situé dans un sinus péricardique dorsal, délimité par le diaphragme et le tergite. Ce diaphragme est associé à des paires de muscles aliformes. Chez les malacostracés, le cœur est logé dans un sinus péricardique délimité par le péricarde, auquel il est relié par des filaments. Des veines branchiales s'ouvrent dans le sinus péricardique.
Mécanisme de Contraction
La systole entraîne une diminution du volume du cœur et une augmentation du volume du sinus péricardique, le péricarde étant peu déformable. La systole provoque une diminution du volume de la chambre cardiaque et génère une augmentation de la pression interne. Elle a pour conséquence la fermeture des valves des ostioles et l’ouverture des valves laséparant de la chambre située à l’avant. L’hémolymphe est alors propulsée vers l’avant en direction de l’aorte dorsale. Une vague de systoles affecte les chambres cardiaques depuis la région postérieure vers la région antérieure, assurant de proche en proche la progression vers l’avant de l’hémolymphe. Chez les Libellules, les mouvements musculaires liés au vol contribuent également à la mise en mouvement de l’hémolymphe. Par ailleurs, des cœurs accessoires sont parfois présents, propulsant l’hémolymphe en complément du cœur dorsal.
Pression et Résistance Vasculaire
L'hémolymphe est propulsée par le cœur dans quelques vaisseaux artériels qui débouchent dans l'hémocœle. La résistance vasculaire est très faible, ce qui entraîne une pression de l'hémolymphe très réduite.
Comparaison et Adaptations
Systèmes Circulatoires Ouverts vs. Clos
La principale différence entre les arthropodes et les vertébrés réside dans le type de système circulatoire. Les vertébrés possèdent un système clos où le sang est confiné dans des vaisseaux, permettant une régulation précise de la pression et du débit sanguin. Les arthropodes, quant à eux, ont un système ouvert où l'hémolymphe se déverse dans l'hémocœle, ce qui est suffisant pour leurs besoins métaboliques généralement plus faibles.
Adaptation à l'Environnement
Les arthropodes ont développé des adaptations spécifiques en fonction de leur environnement et de leur mode de vie. Par exemple, les insectes volants comme les libellules bénéficient de mouvements musculaires liés au vol qui facilitent la circulation de l'hémolymphe. De plus, certains arthropodes possèdent des cœurs accessoires pour améliorer la circulation dans des régions spécifiques du corps.
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Hémolymphe
L'appareil circulatoire est un ensemble de lacunes. Il n'y a ni capillaires, ni veines. Les artères sont elles-mêmes réduites. Les vésicules cœlomiques métamérisées ont fusionné avec le blastocœle embryonnaire (par disparition des dissépiments, les parois entre deux segment) pour former l’hémocœle dans lequel circule l'hémolymphe, liquide circulatoire dont le rôle est analogue au sang et au liquide interstitiel chez les vertébrés. Le cœur, situé dorsalement, est formé d'une ou de plusieurs poches en série linéaire et percées chacune d'une paire d'orifices ou ostioles. À chaque dilatation, le sang est aspiré à travers les ostioles. À chaque contraction, il est chassé dans les artères. Le sang est incolore ou bleuté (hémocyanine), et contient seulement des globules blancs.
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