Systèmes squelettique et musculaire (Zoologie)

Les animaux soutiennent leur corps et produisent des mouvements grâce à la collaboration des squelettes et des muscles, que le squelette soit une cavité remplie de fluide, une coquille externe ou un os interne.

Definition

Les systèmes squelettique et musculaire sont les structures qui soutiennent le corps d'un animal et génèrent son mouvement : les squelettes fournissent un cadre rigide ou hydrostatique et une protection, et les muscles sont des tissus contractiles qui déplacent des parties du corps en tirant sur ce cadre.

Scope

Ce sujet couvre les systèmes de soutien et de mouvement des animaux à travers le règne. Il décrit les trois principaux types de squelette : le squelette hydrostatique des animaux à corps mou, l'exosquelette des arthropodes et de nombreux mollusques, et l'endosquelette des vertébrés et des échinodermes, ainsi que la manière dont chacun assure le soutien, la protection et un cadre sur lequel les muscles agissent. Il considère le muscle comme la source du mouvement animal et explique la coopération de type levier entre les muscles et les éléments squelettiques.

Core questions

• Quels sont les principaux types de squelette animal et comment chacun fonctionne-t-il ?
• Comment les muscles et les squelettes coopèrent-ils pour produire le mouvement ?
• Pourquoi les animaux à corps mou dépendent-ils des squelettes hydrostatiques ?
• Quels sont les compromis entre les exosquelettes et les endosquelettes ?

Key theories

Trois types de squelette

Le soutien animal prend trois formes principales : le squelette hydrostatique de fluide sous pression musculaire, l'exosquelette rigide sécrété à l'extérieur du corps, et l'endosquelette interne, chacun offrant un soutien et une base pour l'action musculaire avec des avantages différents.

Systèmes de leviers muscle-squelette

Les muscles ne peuvent que tirer, le mouvement nécessite donc des muscles agencés en groupes opposés agissant à travers les articulations ou les compartiments hydrostatiques, les éléments squelettiques servant de leviers qui traduisent la contraction en mouvement intentionnel.

Mechanisms

Un squelette hydrostatique utilise un compartiment rempli de fluide maintenu à volume constant ; des muscles circulaires et longitudinaux se contractant contre le fluide modifient la forme du corps, permettant le fouissage et la reptation chez les vers et autres animaux à corps mou. Un exosquelette est une enveloppe externe dure, telle que la cuticule chitineuse des arthropodes, qui protège le corps et fournit des surfaces internes pour l'attachement musculaire, mais doit être mué pour permettre la croissance. Un endosquelette se trouve à l'intérieur du corps, composé de cartilage et d'os chez les vertébrés ou d'ossicules calcaires chez les échinodermes, et grandit avec l'animal tout en supportant de grandes tailles corporelles. Dans tous les cas, les muscles, qui ne génèrent de la force que par raccourcissement, sont agencés en ensembles antagonistes de sorte que la contraction d'un groupe déplace un levier squelettique dans une direction et la contraction d'un groupe opposé l'inverse.

Clinical relevance

L'étude comparative des squelettes et des muscles est à la base de la biomécanique, de la reconstitution des mouvements des animaux éteints et de l'ingénierie bio-inspirée ; elle fournit également la base comparative pour la compréhension du système musculo-squelettique des vertébrés. Ceci est un contexte éducatif, non un avis clinique.

History

L'analyse mécanique du mouvement animal a commencé avec Borelli, qui a traité les muscles et les os comme des leviers au XVIIe siècle. Des zoologistes du XXe siècle, dont James Gray, ont étudié la physique de la locomotion animale, et Sidnie Manton a analysé la conception fonctionnelle des squelettes et des membres d'arthropodes, établissant ainsi la biomécanique comparative du soutien et du mouvement utilisée en zoologie aujourd'hui.

Key figures

• Giovanni Borelli
• Sidnie Manton
• James Gray

Seminal works

• hickman2020
• kardong2019

Frequently asked questions

Qu'est-ce qu'un squelette hydrostatique ?

C'est un système de soutien dans lequel les muscles agissent contre une cavité corporelle remplie de fluide maintenue à volume constant, de sorte que les muscles contractés modifient la forme du corps ; les vers de terre et de nombreux autres animaux à corps mou se déplacent de cette manière.

Pourquoi les muscles doivent-ils travailler par paires opposées ?

Parce qu'un muscle ne peut générer de force qu'en se contractant et en tirant, un muscle ou un groupe musculaire opposé est nécessaire pour ramener une partie squelettique, de sorte que le mouvement au niveau d'une articulation ou d'un compartiment hydrostatique dépend de muscles antagonistes.