Caractéristiques comparatives du squelette axial de différentes espèces de vertébrés

Au cours de leur évolution, diverses espèces de mammifères ont occupé leurs niches écologiques, qui diffèrent, entre autres, par les conditions d'interaction de leur organisme avec le champ gravitationnel terrestre. C'est pourquoi le squelette axial des vertébrés a subi d'importantes modifications au cours de l'évolution. La forme phylogénétiquement originale de la colonne vertébrale est la notochorde (moelle épinière), un brin cellulaire d'origine endomésodermique qui, chez la grande majorité des vertébrés et chez l'homme, est remplacé par des éléments squelettiques. Organe permanent, la notochorde est présente chez certains vertébrés inférieurs. Chez la plupart des vertébrés, à l'âge adulte, la notochorde est conservée à l'intérieur des vertèbres (chez les poissons), dans le corps des vertèbres (chez les amphibiens) et sous forme de noyau gélatineux (chez les mammifères). Le squelette axial, au cours de l'ontogenèse, passe par trois stades de développement:

• plaques cordales (rudiment d'une corde);
• remplacement partiel de celui-ci par des éléments cartilagineux;
• l'émergence du squelette axial.

Ainsi, chez les acranes, le squelette est représenté par une notochorde et de nombreux bâtonnets de tissu gélatineux dense, formant le squelette des nageoires impaires et le support de l'appareil branchial. Chez les lancettes, les vertèbres sont constituées d'une masse cellulaire presque dépourvue de fibres. Chez les cyclostomes, la notochorde est conservée tout au long de la vie, mais des rudiments vertébraux apparaissent: de petites formations cartilagineuses appariées, régulièrement situées au-dessus de la notochorde. On les appelle les arcs supérieurs. Chez les poissons primitifs, outre les arcs supérieurs, apparaissent les arcs inférieurs, et chez les poissons supérieurs, les corps vertébraux. Chez la plupart des poissons et animaux des classes supérieures, les corps vertébraux sont formés à partir des tissus entourant la notochorde, ainsi que de la base des arcs. Les arcs supérieur et inférieur croissent avec les corps vertébraux. Les extrémités des arcs supérieurs se rejoignent, formant un canal dans lequel se trouve la moelle épinière. Sur les arcs inférieurs, apparaissent des apophyses auxquelles s'attachent les côtes.

Chez les poissons, les restes de la corde sont conservés entre les corps des vertèbres. La colonne vertébrale des poissons est composée de deux parties: le tronc et la queue. La première sert à soutenir les organes internes, tandis que la seconde participe aux mouvements du corps.

Chez divers groupes de vertébrés, le corps vertébral s'est développé indépendamment de la notochorde. Le corps osseux de la vertèbre se développe d'abord dans le tissu conjonctif sous la forme d'un mince cylindre. Chez les animaux à tête entière et à respiration intermittente, les corps vertébraux se développent immédiatement sous forme de dépôts calcaires annulaires autour de la notochorde.

Phylogénétiquement, le squelette interne, constitué de tissu conjonctif, est remplacé par du cartilage, et le cartilage par de l'os. Au cours du développement ontogénétique, cette séquence se répète. Les modifications ultérieures de la colonne vertébrale dépendent du développement des muscles et du squelette axial lors des mouvements du corps. La colonne vertébrale d'un adulte conserve les traces du cheminement développemental suivi.

Chez l'adulte, la colonne vertébrale présente des caractéristiques adaptatives spécifiques liées à la position verticale du corps. Lors de la marche debout, le poids de la tête affecte la colonne vertébrale, et la région faciale, peu développée, ne nécessite pas de muscles occipitaux puissants. Par conséquent, la protubérance occipitale et les autres élévations et irrégularités du crâne sont peu développées chez l'homme.

La différence structurelle des membres supérieurs et inférieurs d'une personne est due à la différence de fonctions des bras et des jambes lors de la marche debout. Les membres antérieurs des animaux, comme les membres postérieurs, servent de support à l'ensemble du corps et sont des organes de mouvement; il n'y a donc pas de différence structurelle marquée. Les os des membres antérieurs et postérieurs des animaux sont larges et massifs, et leurs mouvements sont tout aussi monotones. Le membre d'un animal n'est pas du tout capable des mouvements variés, rapides et adroits, caractéristiques de la main humaine.

La présence de courbures dans la colonne vertébrale humaine (lordose cervicale et lombaire, cyphose thoracique et sacro-coccygienne) est associée au maintien de l'équilibre et au déplacement du centre de gravité du corps en position verticale. Les animaux ne présentent pas de telles courbures.

En termes de structure de la colonne vertébrale (cinq sections, 33-34 vertèbres), l'homme occupe une place particulière parmi les mammifères. Disposées l'une après l'autre, les vertèbres forment deux colonnes: la colonne antérieure, constituée par les corps vertébraux, et la colonne postérieure, formée par les arches et les articulations intervertébrales. Chez l'homme, la tête est bien équilibrée, tandis que chez les mammifères quadrupèdes, elle est suspendue par des ligaments et des muscles qui naissent principalement des vertèbres cervicales et des apophyses épineuses des vertèbres thoraciques. Chez l'homme, la section cervicale de la colonne vertébrale est composée de sept vertèbres. À l'exception des deux premières, elles se caractérisent par de petits corps bas qui s'élargissent progressivement vers le dernier G. Chez d'autres mammifères, elles sont extrêmement massives et se raccourcissent progressivement vers le bas, ce qui est dû à la position de la tête. Les vertèbres cervicales humaines se caractérisent par une apophyse épineuse bifurquée. Les vertèbres cervicales suivantes se distinguent du type général: l'atlas, dépourvu de corps et d'apophyse épineuse. La _septième vertèbre cervicale (vertèbre axiale) se caractérise par la présence d'une dent dirigée verticalement vers le haut, partant du corps vertébral, autour de laquelle, comme autour d'un axe, l'atlas tourne avec le crâne. La septième vertèbre cervicale se distingue par une apophyse épineuse longue et non bifurquée, facilement palpable à travers la peau, d'où son nom de protubérance. De plus, ses apophyses transverses sont longues et ses ouvertures transversales sont très étroites.

La colonne thoracique humaine est composée de 12 vertèbres. Certains humains possèdent une 13e côte. Douze paires de côtes relient toutes les sections du squelette thoracique en un système relativement rigide, les surfaces articulaires des côtes étant situées sur les surfaces latérales d'articulation de deux vertèbres adjacentes et du disque intervertébral. Les disques intervertébraux de la colonne thoracique sont recouverts latéralement par les articulations costo-vertébrales. L'exception concerne le niveau de la 12e vertèbre, et parfois de la 11e, où l'articulation ne se fait pas au niveau du disque, mais directement sur le corps de la vertèbre. Dans la colonne thoracique, les disques intervertébraux sont plus larges que les corps des vertèbres adjacentes et dépassent légèrement leurs limites dans les parties antérieure et latérale, tandis que ce phénomène n'est pas observé dans la partie postérieure.

Au niveau de la colonne thoracique, les apophyses transverses de l'adulte sont fortement déviées vers l'arrière, ce qui entraîne une protrusion des côtes vers l'arrière, presque jusqu'au niveau des apophyses épineuses. Cette caractéristique structurelle, ainsi que l'augmentation vers le bas des corps vertébraux, est spécifique à l'homme et constitue une adaptation à la position verticale. Ce phénomène n'est pas observé chez les animaux.

La position des processus articulaires varie selon les parties de la colonne vertébrale. Du fait de leur position oblique dans la région cervicale, le poids de la tête est réparti non seulement sur les corps, mais aussi sur les processus articulaires. Chez les mammifères, dans la région cervicale, ils sont éloignés les uns des autres et extrêmement développés, tout comme les corps des vertèbres cervicales. Chez l'homme, dans les régions thoracique et lombaire, les processus articulaires sont situés respectivement dans les plans frontal et sagittal. Dans ce cas, le poids des parties sus-jacentes est principalement réparti sur les corps des vertèbres, ce qui contribue à leur augmentation de masse.

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