La Classification phylogénétique des vertébrés
Cette classification regroupe les êtres vivants selon leurs liens de parenté, établis selon des critères comportementaux, anatomiques, et physiologiques. La classification cherche à répondre à la question « qui est proche de qui ? », et non plus « qui ressemble à qui ? ». Cette question bouleverse la classification qui regroupait les vertébrés en cinq classes : poissons, amphibiens, reptiles, oiseaux et mammifères. En effet, si le thon et le requin se ressemblent, ils n’en sont pas moins éloignés dans l’arbre de parenté. Aussi, les regrouper dans un même groupe sous le même nom de poisson n’a plus de sens aujourd’hui pour les scientifiques. Inversement, les crocodiles et les oiseaux partagent des caractères hérités d’un ancêtre commun. Proches parents, ils sont classés dans un nouveau groupe : le groupe des Archosauriens.
Des amphibiens aux reptiles
Au cours de l’évolution des premiers amphibiens, il y a 370 millions d’années, apparaît un second jeu de récepteurs olfactifs dans la voûte de la bouche (l’organe voméronasal ou organe de Jacobson). Cet organe est spécialisé dans la détection des phéromones (les signaux chimiques de communication intra-spécifique). Plus tard, vers -300 millions d’années, les reptiles se démarquent en s’affranchissant complètement des milieux humides. Si les amphibiens devaient au moins trouver de l’eau pour se reproduire, les œufs des reptiles, eux, ont une coquille semi-perméable qui les empêche de se dessécher, ce qui permet à ces premiers reptiles – des prédateurs insectivores de 20 cm de long de conquérir de nouveaux milieux .
Des reptiles aux mammifères
Adaptation comportementale et métabolique : Au cours de l’évolution existe deux stratégies d’adaptation métabolique : poïkilotherme et endotherme.
Les poïkilothermes sont les animaux à température centrale (Tc) variable en fonction de la température de leurs environnements.
Les endothermes sont les animaux à température centrale élevée et constante malgré les variations de la température ambiante. Les mammifères, en particulier, et les oiseaux, sont homéothermes. Le métabolisme au repos des mammifères et des oiseaux est de 5 à 10 fois supérieur à celui de reptiles de taille égale : il leur faut donc 10 fois plus de nourriture. Pour obtenir autant d’énergie, il faut des changements de corps et de comportement, et donc de cerveau. Des données antérieurs suggèrent également que la température élevée du corps des mammifères représentait un avantage puisqu’il leur confère une grande liberté de déplacement sur le globe et dans la lutte contre les parasites fongiques (mycoses). La grande majorité de ces parasites ne peuvent pas se développer dans des organismes à température élevée. Il est intéressant de noter que l’ornithorhynque, qui a une température basale de 32° seulement, est bien plus susceptible aux mycoses que les placentaires avec leur température plus élevée.
Evolution du système nerveux
Les espèces primitifs (exp : les reptiles) présentent des structures corticales beaucoup plus simple. Les reptiles du paléozoïque (les therapsidés) étaient diurnes ; les reptiles du mésozoïque (les dinosaures) ont repris leurs niches écologiques et les ont éliminés. Seuls les therapsidés en quelque sorte « aberrants » (nocturnes) ont survécu : les (futurs) mammifères. Chez les reptiles, une grande partie de l’analyse visuelle a lieu dans la rétine.
Par ailleurs, passer aux sens non visuels (en particulier l’ouïe, mais aussi l’odorat) nécessitait de la machinerie neurale centrale additionnelle par rapport aux reptiles Et intégrer plusieurs sens en nécessite encore plus, et des structures spécialisées. En effet, l’information en provenance des différents systèmes sensoriels, très différente selon la modalité sensorielle évidemment, se réfère pourtant à des événements uniques, spécifiques, du monde réel, impliquant des objets situés dans l’espace et dans le temps. Il est nécessaire d’identifier, au travers des différents sens, les traits communs à ces événements : d’unifier la représentation indépendamment du canal sensoriel, d’où l’émergence de codes pour où et quand, et des structures qui les représentent et vont les traiter. Ce nouveau cerveau crée donc une représentation complexe du monde réel.
On constate que le développement du cerveau est globalement semblable chez tous les vertébrés: en utilisant des marqueurs génétiques, on constate lors du développement l’existence de zones homologues entre les différents vertébrés, qui sont donc dérivées de zones présentes chez l’ancêtre commun: le cortex des mammifères (qui inclut le néocortex et l’hippocampe) est homologue au cortex dorsal des amphibiens et des reptiles (hippocampe inclus), et à l’hyperstriatum des oiseaux (qui inclut le wulst); le septum, lié à l’hippocampe, est présent chez tous, de même que le striatum, qui joue un rôle dans le contrôle des muscles.
Cependant, le cerveau a suivi un chemin évolutif différent chez les reptiles et donc chez les oiseaux, par rapport aux mammifères .
Une structure en carte pour l’analyse visuelle
Alors que les informations olfactives ne sont pas (ou peu) ordonnées spatialement de manière intrinsèque, l’espace visuel, lui, est ordonné : il y a des relations de voisinage et d’ordre dans le spectacle visuel : par exemple, si un point A est à gauche de B, et B à gauche de C, alors A est à gauche de C. Ceci est valable dans tous les spectacles visuels, et donc l’existence de telles relations est un invariant qui a pu être « extrait » lors de l’évolution et incorporé dans les structures neurales qui vont traiter l’information visuelle, optimalisant ainsi leur fonctionnement. Cette structuration spatiale a donc conditionné le développement des structures neurales : autrement dit, l’existence d’une « topographie » de l’espace visuel a influencé l’évolution vers une organisation topographique des structures qui traitent l’information relative à cet espace. Le résultat actuel (une organisation rétinotopique des circuits) laisse supposer que les précurseurs de cette organisation étaient plus efficaces (et/ou plus faciles à mettre en place lors du développement) que d’autres architectures. Ainsi, une des plus anciennes cartes topographiques du cerveau se trouve dans le toit du mésencéphale. Cette carte existe chez tous les vertébrés actuels ; il s’agit du tectum optique, ou colliculus supérieur .
Table des matières
INTRODUCTION GENERALE
CHAPITRE I. SYNTHESE BIBLIOGRAPHIQUE
1. Généralités sur l’évolution
1.1. La Classification phylogénétique des vertébrés
1.2. Des amphibiens aux reptiles
1.2.1. Trois lignées de reptiles
1.3. Des reptiles aux mammifères
1.3.1. Adaptation comportementale et métabolique
1.3.2. Des adaptations particulières
1.4. Evolution du système nerveux
1.5. Une structure en carte pour l’analyse visuelle
1.6. Adaptation anatomique et physiologique au cours de l’évolution
2. Généralités sur le système nerveux
2.1. Rappel Anatomique et histologique
2.1.1. Le neurone
2.1.2. Les oligodendrocytes
2.1.3. La barrière hématoencéphalique
2.1.4. Histologie du nerf périphérique
2.1.5. Les axones : myélinisés ou amyélinisés
2.1.6. Cytologie de l’axone et du neurone
2.2. Physiologie du neurone
2.2.1. Le transport axonal
2.2.2. L’influx nerveux
2.2.3. Le rôle de la couche de myéline et des nœuds de Ranvier
2.3. Dégénérescence axonale et démyélinisation segmentaire
2.3.1. La dégénérescence axonale
2.3.2. La démyélinisation segmentaire
2.4. Myélinisation et métabolisme du fer
2.5. La supraconductivité
2.5.1. Découverte et historique de la supraconductivité
2.5.2. Explications du phénomène
2.5.3. Les propriétés d’un supraconducteur
2.5.4. La température critique d’un supraconducteur
2.5.5. Les différents types de supraconducteurs
2.5.6. Les applications de la supraconductivité, réalisations et projets
3. Propriétés physico-chimiques des nanoparticules
3.1. Définition
3.2. Les différents types de nanoparticules
3.2.1. Nanoparticules inorganiques
3.2.1.1. Développement des NSPM et leurs applications
3.2.2. Nanocristaux de semi-conducteurs ou boîtes quantiques
3.2.3. Nanoparticules polymériques
3.2.4. Nanotubes de carbone
3.2.5. Nanoparticules lipidiques
3.2.6. Liposomes
3.2.7. Nanoparticules biosynthétisées
3.3. Applications des nanomatériaux
3.4. Biodistrubition des NPs dans l’organisme
CHAPITRE II. MATERIEL & METHODES
1. Le model biologique
2. Le protocole Expérimental
2.1. La technique des quatre points
2.2. Etude histologique sur le nerf sciatique
2.2.1. Préparation des tissus
2.2.2. Interprétation des coupes histologiques
2.3. Méthode de calcul des cellules de Schwann des nerfs sciatiques chez les quatre espèces
2.4. La pose des ligatures sur les nerfs sciatiques et le traitement avec le fer
2.5. Préparation des poudres
2.5.1. Diffractométrie de rayon X
2.5.1.1. Obtention et analyse des diffractogrammes
2.5.1.2. Principe
2.5.2. La Spectroscopie Infrarouge à Transformée de Fourier (FTIR)
2.6. Analyse statistique
CHAPITRE III. IMPACT DE L’EVOLUTION SUR LE COMPORTEMENT ELECTRIQUE DES NERFS CHEZ QUATRE ESPECES (GRENOUILLE, CAMELEON, POUSSIN ET LAPIN)
1. Contexte & Objectifs
2. Résultats
2.1. Évolution de la résistance électrique normalisée (R / Ra) du nerf sciatique en termes de température T (°K) chez les quatre espèces
2.2. Section histologique
3. Discussion
4. Conclusion
CHAPITRE IV. ETUDE DE L’EFFET D’UN TRAITEMENT A BASE DE SULFATE DE FER SUR
LA QUALITE DE LA GAINE DE MYELINE CHEZ LA GRENOUILLE
1. Contexte & Objectifs
2. Résultats
2.1. Impact de la pose des ligatures sur la gaine de myéline chez la grenouille
2.2. Impact du traitement des nerfs sciatiques ligaturés par le sulfate de fer chez la grenouille
3. Discussion
4. Conclusion
CHAPITRE V. LA RECHERCHE DES NANOSTRUCTURES AU NIVEAU DE LA TETE (CERVEAU & CRANE)
1. Contexte & Objectifs
2. Résultats
2.1. Etude qualitative par la diffraction des rayons X chez les cinq espèces
2.2. Etude qualitative par spectroscopie infrarouge chez les cinq espèces
3. Discussion
4. Conclusion
DISCUSSION GENERALE
CONCLUSION & PERSPECTIVES
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES
