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20 - Un TP, un article: Trachée n'est pas jouer

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Au terme de son développement, l’Eristale donne un imago de syrphe bien plus charmant que son stade larvaire:

 

(Eristalis tenax)

 

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18 - Un TP, un article: Trachée n'est pas jouer

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Et puis il y a ceux qui osent mettre le bout de leurs mandibules sous la flotte pour voir ce qu’il s’y passe. Mais attention oh là, pas trop loin et en gardant presque constamment un contact avec la surface via un tube respiratoire. Ces insectes là jouent donc la stratégie du scaphandrier, tout pareil comme Tintin:

 

(Le scaphandrier de Tintin)

 

 

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16 - Un TP, un article: Trachée n'est pas jouer

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Mais les insectes ne se sont pas arrêtés là et l’évolution a permis, en jouant sur la variation autour d’un même thème, l’émergence de nombreuses stratégies pour respirer et coloniser des milieux exotiques comme le milieu aérien, souterrain et même aquatique! C’est quand même un beau paradoxe ça: utiliser un système respiratoire initialement adapté à la vie terrestre pour vivre dans l’eau! Mais ça, c’est l’histoire préférée de l’évolution: d’abord on vous optimise des organes pour qu’une population colonise un milieu! Et après quelques générations, on se retrouve avec plein de populations différentes qui se retrouvent à coloniser des milieux inédits, voire même coloniser des milieu d’où proviennent leur lignée ancestrale. Exemple: filez des membres chiridiens adaptés à la reptation à des tétrapodes et voyez le bazar que ça met au bout de milliers de générations! Certains les perdent, d’autres en gardent que deux, et d’autres les customisent pour courir, nager ou voler…
Ben c’est pareil pour les insectes: initialement adaptées à la vie sur terre, nombreuses sont les lignées qui ont recolonisé le milieu aquatique… Alors il y a ceux qui peuplent le milieu aquatique, mais sans trop se mouiller comme le Gerris:

 

(Gerris)

 

 

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14 - Un TP, un article: Trachée n'est pas jouer

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Et là une échelle de taille pour se rendre compte (avec les tailles des plus grands insectes contemporains – le Weta géant, les scarabées géants Goliathus et Titanus, et le phasme géant):

 

(Échelle de taille pour la comparaison des plus grands insectes)

 

Si Meganeuropsis permiana atteignait la taille titanesque de 71cm d’envergure pour 43 cm de taille du corps, c’est que cette énorme proto-libellule vivait au permien, entre 298 et 252 millions d’années avant notre ère à une époque où le taux d’oxygène dans l’atmosphère atteignait des valeur entre 31 et 35% (contre notre taux actuel autour de 21%). Tout en maintenant cette diffusion passive de l’oxygène, Meganeuropsis permiana alimentait ses cellules avec plus d’oxygène, permettant ainsi de pouvoir titiller la catégorie des poids lourds.

 

 

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12 - Un TP, un article: Trachée n'est pas jouer

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Mais du coup, qui dit respiration passive, dit limitation de la quantité d’oxygène apportée aux cellules de l’organisme et de fait, limitation de la taille de celui-ci.
Le fait que les hexapodes emploient un système respiratoire trachéen limite donc leur taille maximale qui n’atteindra donc probablement jamais celle des monstres des films de série Z :  

 

(Empire of Ants!)

 

J’vous avoue, c’est un brin dommage.

 

 

 

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10 - Un TP, un article: Trachée n'est pas jouer

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Un stigmate en microscopie électronique à balayage, c’est classieux et ça ressemble à ça:

 

(Stigmate 2 de l'abdomen de la nymphe de Monopis rusticella (Lépido Tinéide)

 

 

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8 - Un TP, un article: Trachée n'est pas jouer

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Or donc, ces trachées sont constituées de chitine, la molécule qui participe à la structure de la cuticule des insectes: leur fameux exosquelette. Est-ce ça veut dire que les trachées font partie de l’exosquelette des insectes? Et bien oui! Les trachées sont des extensions de l’exosquelette qui pénètrent à l’intérieur de l’animal pour permettre la diffusion de l’oxygène. Pour s’en persuader, il suffit d’observer une mue d’insectes, comme celle de cette photo sauvagement piquée au blog Les poissons n’existent pas et représentant une mue de cigale :

 

(Mue de cigale révélant les trachées)

 

Vous voyez tous ces petits filaments à l’intérieur de la mue? Et bien ce sont des trachées! En se débarrassant de l’intégralité de son exosquelette, la cigale se débarrasse également de ses vieilles trachées et les troque pour de belles trachées neuves. C’est comme si un serpent, en se débarrassant de sa vieille peau, crachait aussi ses poumons… Ouais je sais, y’a plus glamour comme image…


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6 - Un TP, un article: Trachée n'est pas jouer

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… ou encore ici chez une blatte:

 

(Système respiratoire trachéen d'une blatte)

 

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4 - Un TP, un article: Trachée n'est pas jouer

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Et alors que nous ne possédons qu’une trachée, les hexapodes en possèdent tout plein et de tailles différentes: les plus grosses débouchent sur l’extérieur par des orifices externes qu’on appelle des stigmates et se ramifient à l’intérieur du corps en de nombreuses trachées plus fines appelées trachéoles et qui vont aboutir dans les différentes cellules du corps de l’insecte pour y amener l’oxygène et récupérer le dioxyde de carbone.

 

(Schéma de la ramification d'une trachée)

 

 

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2 - Un TP, un article: Trachée n'est pas jouer

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Les insectes, (et les hexapodes par extension), sont caractérisés par une respiration employant un réseau de trachées. Alors non, pas ce genre de trachée là, faite de tissus fibro-cartilagineux:

 

(Trachée humaine)

 

 

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19 - Un TP, un article: Trachée n'est pas jouer

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Dans cette catégorie, on retrouve la larve de l'Eristale (appelée larve queue de rat): 

 

(Larve d'Eristale)

 

La "queue de rat" est en fait un siphon respiratoire souple, mobile et qui peut s'étirer ou se rétracter à volonté, selon la position de la bestiole. Ce siphon comporte 3 parties télescopiques, un peu à la manière d'une canne à pêche, et au maximum de son déploiement il atteint près d'une dizaine de cm, soit 4 à 5 fois la longueur du corps de son propriétaire!

 

 

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17 - Un TP, un article: Trachée n'est pas jouer

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Ou encore l’hydromètre:

 

(Hydromètre)

 

Ces deux types d’insectes sont inféodés au milieu aquatique mais ne font que glisser à la surface de l’eau et respirent donc comme de vulgaires blattes. Pas de quoi fouetter un scarabée niveau adaptations respiratoires.

 

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15 - Un TP, un article: Trachée n'est pas jouer

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A l’inverse, vu que la respiration des hexapodes s’effectue par diffusion et non une respiration pulmonaire, les toupiti insectes peuvent être véritablement riquiqui avec un système respiratoire trachéen réduit voire absent comme chez les collemboles (qui pour le coup, sont chtimimi):

 

(Collembole en face d'un cent des États-Unis)

 

(Collembole)

 

Ce système respiratoire semble donc assez peu optimisé et pourtant, il s’agit du premier système respiratoire ayant permis aux hexapodes de conquérir la terre ferme il y a plus de 395 millions d’années, et ce bien avant les premiers vertébrés!

 

 

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13 - Un TP, un article: Trachée n'est pas jouer

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Certains d’entre vous peuvent se demander alors comment certains insectes préhistoriques tels que Meganeuropsis permiana  pouvaient atteindre des tailles bien plus conséquentes que nos insectes contemporains. Matez un peu le bestiau tout de même:

 

(Meganeuropsis permiana)

 

 

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11 - Un TP, un article: Trachée n'est pas jouer

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Et les stigmates (ou spiracles) sont fort visibles chez certaines chenilles, comme celle d’Actias selene :

 

(Stigmates sur la chenille d'Actias selene)

 

Ces stigmates fonctionnent comme des valves musculaires et leur ouverture est contrôlée. Ce qui est surprenant sur le fonctionnement des stigmates, c’est que leur ouverture et fermeture régulent essentiellement les pertes en eaux de l’organisme et non la respiration. En effet, les insectes respirent essentiellement passivement, le dioxygène de l’air des trachées diffusant tranquillos dans les cellules, sans mouvement musculaire pour faire circuler l’air dans l’organisme. Du coup, cela signifie d’une part que les trachées doivent toujours être en forme de tubes ouverts ce qui est assuré par ces myriades d’anneaux qui les constituent, les ténidies, et qui sont en fait des épaississements réguliers de la cuticule. C’est la même technique employée dans notre trachée et qui est réalisée chez nous par des anneaux cartilagineux.

 

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9 - Un TP, un article: Trachée n'est pas jouer

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Le réseau trachéen de l’insecte communique avec l’extérieur via des stigmates dont le nombre et la taille varient en fonction des espèces mais qui schématiquement ressemblent grosso-modo à ça:

 

(Schéma d'un stigmate)

 

 

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7 - Un TP, un article: Trachée n'est pas jouer

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C’est d’ailleurs sur une dissection de blatte que mes étudiants ont pu observer le système respiratoire trachéen d’un insecte: à l’œil nu, ça ressemble à un fouillis duveteux de petits tubules blancs et brillants qu’ils peuvent prélever et observer sous microscope:

 

(Trachée de blatte)

 

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5 - Un TP, un article: Trachée n'est pas jouer

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Tout ceci constitue le réseau respiratoire complexe de l’insecte comme ici chez une Leste :

 

(Système respiratoire trachéen d'une leste)

 

Bernadette Cassel's insight:

 

http://fr.wikipedia.org/wiki/Leste

 

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3 - Un TP, un article: Trachée n'est pas jouer

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Mais plutôt ce genre de trachées, constituées de chitine:

 

(Trachées d'insecte)

 

Si on a appelé ces structures des trachées, c’est bien parce qu’elles ressemblent à des trachées de tétrapode avec cette forme en tube et ces multiples anneaux sur toute leur longueur.

 

 

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1 - Un TP, un article: Trachée n'est pas jouer

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Après avoir discuté un peu des mues d’insectes, nous allons aujourd’hui aborder la seconde partie du TP sur les fonctions de relations des hexapodes en se penchant sur leur système respiratoire.

 

Ne vous êtes-vous jamais demandé comment soufflent, expirent, inspirent et halètent nos braves petites bestioles à 6 pattes? Sont-elles munies de minuscules poumons? Que nenni!

 

Bernadette Cassel's insight:

 

DÉBUT DE LA SÉRIE "UN TP, UN ARTICLE" :

 

• Un TP, un article: La Croisière ça Mue http://sco.lt/4zawhF

 

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