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Les étoiles de mer (proprement appelées étoiles de mer) sont tous les échinodermes appartenant à la classe des Asteroidea. Les noms « étoile de mer » et « étoile de mer » sont également utilisés dans un sens plus large pour inclure les ophiures, étroitement apparentées, qui constituent la classe des Ophiuroidea. Les étoiles de mer présentent une symétrie radiale superficielle. Elles possèdent généralement cinq « bras » ou plus qui rayonnent à partir d’un disque indistinct (symétrie pentaradiale). Cependant, on pense que les ancêtres évolutionnaires des échinodermes avaient une symétrie bilatérale. Les étoiles de mer présentent quelques vestiges superficiels de cette structure corporelle, évidents dans leurs formes larvaires pluteus.
Les étoiles de mer ne s’appuient pas sur un squelette articulé et mobile pour le soutien et la locomotion (bien qu’elles soient protégées par leur squelette), mais possèdent plutôt un système vasculaire aquatique hydraulique qui aide à la locomotion. Le système vasculaire aquatique comporte de nombreuses projections appelées pieds tubulaires sur la face ventrale des bras de l’étoile de mer, qui servent à la locomotion et facilitent l’alimentation. Les étoiles de mer chassent généralement des animaux à coquille comme les huîtres et les palourdes. Ils ont deux estomacs. L’un est utilisé pour la digestion et l’autre peut être étendu vers l’extérieur pour engloutir et digérer les proies. Cette caractéristique permet à l’étoile de mer de chasser des proies beaucoup plus grosses que sa bouche ne le permettrait autrement. Les étoiles de mer sont capables de régénérer les bras perdus. Une nouvelle étoile de mer peut être régénérée à partir d’un seul bras attaché à une partie du disque central.
Les étoiles de mer sont composées d’un disque central d’où jaillissent des bras selon une symétrie pentaradiale. La plupart des étoiles de mer ont 5 bras, mais certaines en ont plus ou moins. Certaines étoiles de mer ont montré un nombre différent de membres au sein d’une même espèce. La bouche est située sous l’étoile de mer, sur sa surface ventrale. La surface supérieure épineuse est appelée surface aborale ou dorsale. Sur la surface aborale se trouve une structure appelée madréporite, une petite tache blanche située légèrement excentrée sur le disque central qui agit comme un filtre à eau et alimente le système vasculaire de l’étoile de mer en eau pour se déplacer. Les Porcellanasteridae emploient des organes cribriformes supplémentaires utilisés pour générer du courant dans les terriers creusés par ces étoiles de mer infauniques. Tout en ayant leur propre plan corporel de base, les étoiles de mer rayonnent de formes et de couleurs diverses, la morphologie différant entre chaque espèce. Une étoile de mer peut avoir des rangées denses d’épines comme moyen de protection, ou ne pas en avoir du tout. Allant des étoiles presque pentagonales aux étoiles graciles comme celles du genre Zoroaster.
La cavité corporelle contient également le système vasculaire de l’eau qui fait fonctionner les pieds tubulaires, et le système circulatoire, également appelé système hémal. Les canaux hémaliques forment des anneaux autour de la bouche (l’anneau hémalique oral), plus près du sommet de l’étoile de mer et autour du système digestif (l’anneau hémalique gastrique). Une partie de la cavité corporelle appelée sinus axial relie les trois anneaux. Chaque raie possède également des canaux hémaux qui courent à côté des gonades.