Acquisition de l'énergie Flashcards
Acquisitions & Utilisations de l’énergie
• Acquisitions de l’énergie
Autotrophie
Hétérotrophie
(mixotrophie)
• Utilisations de l’énergie
Croissance
Maintenance
Reproduction
Rôles de l’alimentation et la digestion
- Obtention de l’énergie
- Obtention des matériaux → Choix des nutriments et contrôle de la digestion
- Besoins nutritionnels spécifiques → Impact sur les stratégies d’alimentation
–> Optimisation de l’ingestion et de l’assimilation de l’énergie
Microphagie suspensivore
Mode d’alimentation qui consiste à extraire des petites particules nutritives en suspension dans le milieu aquatique
> Petites particules ingérées : phytoplancton, zooplancton, excrétât, excréments
> ne concerne que des animaux aquatiques → « suspensivores »
Stratégie vastement répandue dans le Règne Animal
- -> « Piégeurs » = processus de capture à l’aide d’organe spécialisé (ex: « tentacules »)
- -> « Filtreurs » = circulation & filtration d’eau à travers un organe filtreur
Particules circulant par COURANTS D’EAU naturels ou provoqués (par l’animal)
> naturelle → eaux agitées
> provoquée → cils
Suspensivores coloniaux: cas des Spongiaires
Filtreurs
Moteur principal: Effet Bernouilli
Moteur secondaire: Choanocytes
Ingestion par vacuoles phagocytaires
Cas des Mollusques Bivalves - Microphagie suspensivore
Filtration d’eau à travers les branchies
Branchies ciliées filtrent et dirigent les particules vers le sillon branchial
Filtration permet la concentration des particules dans le cordon muqueux
Sillon branchial = site de concentration des particules agglomérées après filtration au sein du cordon muqueux
–> Importance du mouvement ciliaire
> progression du cordon muqueux
• Digestion extracellulaire > Rotation du stylet cristallin = Abrasion sur une plaque de chitine à proximité du cordon muqueux > Solubilisation des enzymes digestives du stylet cristallin = digestion des grosses particules
• Digestion intracellulaire
> digestion des petites particules dans les cellules des diverticules digestifs
Cas des Vertébrés - Microphagie suspensivore
Mâchoire inférieure aux bords développés
Rostre incurvé
Filtre (fanons, etc.)
Langue volumineuse et charnue poussant l’eau hors de la bouche à travers le filtre
particules alimentaires retenues dans la bouche
–> Convergence évolutive de la suspensivorie chez les Vertébrés
Alimentation liquide
Mode d’alimentation qui consiste à ingérer des liquides nutritifs
3 différentes stratégies:
- Percement & Succion
- Incision & Léchage
- Succion
Percement & Succion
Ex: Moustique, Sangsue
Incision & Léchage
• Insectes (ex: Mouches): Pièces buccales spécialisées
Mandibules tranchantes pour couper le tégument de l’hôte
Labium large & spongieux pour collecter le liquide qui s’écoule de la plaie
• Vertébrés (ex: Chauve-souris vampires):
Dents perforent la peau (bétail, humain)
Salive (Anticoagulant & Analgésique)
Langue pour collecter le liquide qui s’écoule de la plaie
Succion
• Nouveaux-nés des Mammifères
• Insectes butineurs: Pièces buccales spécialisées
• Oiseaux butineurs
Vol stationnaire: Articulation de l’épaule spécialisée
Bec de forme optimale pour les fleurs exploitées
Longue langue nervurée
–> spécialisations évolutives
Macrophagie
Mode d’alimentation consistant à ingérer des particules de grande taille
Stratégie extrêmement répandue dans le Règne Animal
> la grande majorité des animaux…
Exigences structurales variées pour l’obtention des proies
– Appareil locomoteur → déplacements pour trouver les proies
– Pièces buccales, pinces, dentition, becs, griffes…→ capture, dilacération
– Venins & Toxiques → immobilisation des proies
Cas des Mollusques - Macrophagie
Ex:
- Radula
- Bec des céphalopodes
Autres cas d’Invertébrés - Macrophagie
Ex: - Echinodermes > Lanterne d’Aristote: les « dents » des oursins - Arthropodes > Pièces chitineuses spécialisées
Cas des Mammifères - Macrophagie
Dents différenciées = spécialisées
• chez un même individu
• selon le régime alimentaire de l’animal
Dents non différenciées = peu spécialisées
Cas des Oiseaux - Macrophagie
Les becs des Oiseaux sont aussi spécialisés que les dents des Mammifères
Toxines : Attaques & Défenses chimiques
• « Course aux armements évolutifs »
capture et neutralisation de proies
défense contre les prédateurs
• Diversité des toxines dans le Règne Animal
– Toxines irritantes et/ou hallucinogènes
– Inhibiteurs d’enzymes digestives
– Agonistes endocriniens ou des neurotransmetteurs = Blocage de fonction(s)
• Inconvénients
– Coûts élevés de production des toxines
– Nécessité de stockage des toxines dans un compartiment « étanche »
• Attaques chimiques
> Utilisation de toxines incapacitantes facilitant Capture & Ingestion des proies
• Défenses chimiques
Exemple d’un insecte, le bombardier
> 2 compartiments abdominaux isolés contenant respectivement :
- Peroxydes & Hydroquinones
- Peroxydases & Catalases
–> l’expulsion simultanée de ces 2 contenus liquides produit une sécrétion chimique expulsée à 100°C avec laquelle il arrose ceux qui le menacent
Classification fonctionnelle des modèles digestifs principaux
Digestion = ensemble des processus durant lesquels les aliments ingérés sont transformés (par hydrolyses enzymatiques) en nutriments utilisables
Réacteur = lieu où se déroule les réactions chimiques de la digestion
Diversité dans le Règne Animal = 3 grands types :
1. Modèle idéal de réacteur pas fournée
> La composition varie au cours du temps
Ex: Hydre
- Modèle idéal de réacteur à flux continu brassé
> La composition stable ne change pas au cours du temps
Ex: Estomac de ruminant - Modèle idéal de réacteur à flux pulsé
> Composition uniforme stable au niveau d’une section, ne change pas au cours du temps en un point quelconque du réacteur
Ex: Intestin grêle
Spécialisation des sections du tractus digestif
Estomac : mécanique (+ chimique)
Intestins : chimique (+ mécanique)
Estomac monogastrique vs. polygastrique
Digestion extracellulaire vs. intracellulaire
Avantages & Inconvénients
Tailles des particules → Choix >
Spécialisation des sections du tractus digestif → Efficacité >
Mouvement unidirectionnel de l’alimentation
Protection contre une alimentation de mauvaise qualité → Protection >
Immunité mucosale
Pas de changements de l’état interne
Production d’enzymes digestives extracellulaires → Coût >
Collaboration / Compétition possible avec des microorganismes → Coût < ou >
Absorption des nutriments au sein du milieu hôte –
Forme libre
Absorption membranaire de nutriments provenant directement du milieu environnant
Stratégie répandue dans le Règne Animal
Beaucoup d’Invertébrés aquatiques sous forme libre ou fixe
Mécanisme d’action
Transporteurs protéiques spécifiques dans le tégument des organismes
Compétition pour les nutriments avec les organismes voisins
Affinité d’absorption > plus efficace
> Affinité intestinale de 1000 à 1000000 fois plus forte
–> L’absorption des nutriments du milieu par le tégument d’individus dans un milieu hôte est moins efficace que l’absorption par les cellules intestinales
Parasitisme
Association durable entre deux organismes hétérospécifiques, profitable à l’organisme obtenant des nutriments aux dépens de l’organisme hôte
Exoparasitisme / Endoparasitisme
• Unicellulaires (ex: Plasmodium → paludisme)
• Pluricellulaires (ex: Ténia → ver solitaire)
> Nutriments diffusent directement dans le parasite (absorption membranaire)
Simplification anatomique & morphologique des organismes parasites
Exemple de la grande douve du foie
Caractéristiques
Affecte le foie & canaux biliaires des Ruminants
> se nourrit de sang & cellules hépatiques
Appareil digestif développé mais toujours simplifié
Appareil reproducteur extrêmement développé
Symbiose
Association durable et réciproquement profitable entre deux organismes hétérospécifiques
2 grandes catégories d’organismes symbiotiques
Symbiotes intracellulaires & coelomiques
− Algue-Animal (ex: Bivalves & Organismes des récifs de corail)
− Bactérie-Animal (ex: Organismes des milieux riches en soufre)
Symbiotes du tube digestif
− Fermentation microbienne (ex: Intestins)
− Actions enzymatiques (ex: Panse des Ruminants)
Les organismes photosynthétiques – Symbiose
Zooxantellae (algue brune) & Zoochlorellae (algue verte d’eau douce)
Principes de l’association symbiotique :
L’algue:
- reçoit l’azote de l’hôte
- est protégée contre le broutage
- libère de l’oxygène et des produits organiques (principalement glucides)
- maintient le sucrose dans ses cellules mais libère du maltose & glucose pour son hôte
L’hôte:
- ses produits biochimiques stimulent la libération des glucides par les algues
- jusqu’à 90% de l’énergie & carbone utilisée peut provenir de ses symbiotes
Cas des Zooxanthelles (Dinoflagellés symbiotiques)
Algue unicellulaire pouvant vivre en symbiose avec un polype (ou certains mollusques et méduses)
> La photosynthèse du dinoflagellé procure de la matière organique et de l’O2 au polype tandis que ce
dernier procure des nutriments et du CO2 au dinoflagellé
Voir diapo 42
Les organismes chimioautotrophes – Symbiose
Principe: Exploitation des sources d’énergie peu conventionnelles (voire toxiques)
- H2S (sulfure d’hydrogene)
- CH4 (méthane)
Exemple d’association chimioautotrophe Pogonophores des cassures tectoniques: - Pas de système digestif - > 1.5 m de longueur - Trophosome = tube de ~2 cm de diamètre - Panache respiratoire riche en hémoglobine (rouge) Bactéries chimioautotrophes: - Localisées dans le trophosome - oxydation → obtention de l’énergie - fixation du carbone → croissance > matériel libéré contribue à la croissance de l’hôte
Les organismes chimioautotrophes – Mécanisme
- Absorption du CO2, O2et H2S au niveau du panache respiratoire
- Liaison du CO2, O2et H2S à l’hémoglobine de grande taille
- Transport vers les bactéries dans le trophosome (+ protection de l’hôte contre la toxicité)
- Oxydation bactérienne du H2S (principal produit obtenu: le thiosulfate)
- L’énergie libérée utilisée pour transformer les molécules de CO2 en molécules organiques
- Ces sucres & acides aminés sont utilisés pour la croissance bactérienne
- Les molécules organiques excédentaires sont absorbées par l’hôte
Les symbiotes du tube digestif
Digestion de la cire d’abeille
Groupe des Indicatoridae (oiseaux africains)
Micro-organismes intestinaux
- Bactérie (Micrococcus cerolyticus)
- Levure (Candida albicans)
Digestion de la cellulose
Invertébrés
- Blattes → cellulases endogènes (digestion partielle)
- Termites → bactéries flagellées (jusqu’à 45 espèces) + champignons
Vertébrés
- Ruminants → flore du rumen (fermentations & actions enzymatiques)
- Non-ruminants → flore intestinale (coecum, colon)
Digestion de la cellulose par les Ruminants
- Contenu stomacal = 25% poids de l’animal
- Rumen & Réticulum:
Champignons (phycomycètes)
Protozoaires
Bactéries
10^5 - 10^10 individus / ml
2 - 4 kg de cellules anaérobies
Fermentations & Actions enzymatiques des Ruminants
Rumination = Régurgitations périodiques
> fibres remachées pour les rendre plus accessibles aux micro-organismes
Rôle central de la salive
Fermentations microbiennes
Acides organiques libérés couvrent ~70% des besoins énergétiques des Ruminants
Protéines provenant des microorganismes symbiotiques morts → ~100g / j absorbé
Recyclage de l’azote de l’urée
> Réabsorptions au feuillet
> Balance azotée équilibrée
Symbioses chez les fermenteurs intestinaux
Caecotrophie = Production de caecotrophes
• fecès expulsées séparément (nuit)
• molles (entourées de mucus, peu de réabsorption d’eau)
Coûts & Bénéfices de la symbiose
Généralités
L’hôte : reçoit de l’énergie et des matériaux à partir d’un aliment difficile à digérer (ex: la cellulose)
Le symbiote : reçoit un endroit protégé (température, pH, prédation…) ainsi qu’une source continue de carbone et d’énergie
Le maintien de l’association peut nécessiter des compromis
ex: maintien potentiellement coûteux d’un milieu favorable au symbiote
Cas des symbiotes digestifs Ruminants
L’hôte :
- reçoit de l’énergie et des matériaux à partir de la cellulose dégradée et des protéines provenant des symbiotes morts
- secrète beaucoup de salive (milieu tampon) et doit évacuer le méthane produit
Le symbiote :
- reçoit un endroit protégé (température, pH) ainsi qu’une source continue de carbone et d’énergie
- très spécifiques et très dépendants de l’hôte
