Chapitre 10 Flashcards
Températures et enzymes
L’action enzymatique est optimisée par une fenêtre optimale de comditions. La température représente l’un des facteurs les + important pcq elle influence :
- le taux métabolique qui influence le taux d’acquisition de nourriture
- les rxt métaboliques des tissus et leurs processus physiologiuqes
Niche thermique
Crac thermique, température moyenne et ° de stabilité, d’un écosystème occupé par un org. ou une pop.
–> ex : dif niches thermiques ds une zone tempérée
- tempèrature forte mais constante
- endroit à variation température journalière ou saisonnière
–> deux variable = ∆ et importance
–> ch. animal possède une stratégie thermique qui ets une combinaisosn de réponses biochimiques, physio et compo qui assurent que sa température corporelle se maintienne ds une fenêtre optimale pour permettre le bon fonctionnement de ses tissus
Balance thermique
Δ H total = Δ H métabolisme + Δ H conduction + Δ H convection + Δ H radiation + Δ H évaporation + Δ H réserve
Δ H total = 0 on a une température corporelle inchangée
Type d’ pour balance thermique
- conduction : transfert de chaleur d’une partie d’un objet vers une autre partie (ou 2 objects en contact) (+ chaud au - chaud)
- convection : transfert chaleur entere un objet et un fluide ext en mouvement (eau, air)
- Radiation : transfert chaleur à partir objet (animal, table, etc –> tous compo de mol qui s’entrechoquent et libèrent É)
- Évaporation : transfert chaleur à partir d’un objet dont les surfaces humides se vaporisent (eau se met sous forme gaz quand mouillé = vaporise –> échange chaleur)
la température corp d’un individu est la résultante de son métabolisme et des transferts de chaleur (direction et qté) générés par ces 4 voies d’échanges
Réserve de chaleur
- La mise en réserve de chaleur conduit à augmenter la température de la masse corporelle qui sert de réserve
–> + la masse est grande, moins la température de cette masse augmentera
–> les gros animaux (faible rapport surface/masse corp) tendent à se réchauffer + lentement que les petit animaux (fort rapport surface masse corps)
–> la qté de chaleur d’un individu échangée avc son environnement est prop à sa surface corporelle
Vitesse de transfert thermique (kcal/heure)
- surface corporelle pas gramme de tissu
–> vitesse de transfert diminue qd masse augmente (le rapport surface/masse diminue) - Gradient de température entre animal et environnement
—> vitesse transfert diminue qd gradient diminue (30 vs 31 = + lent que 35 vs 0) - Conductance thermique dépendant de la nature de la surface corporelle
—> vitesse de transfert diminue qd conductance thermique diminue (dépend isolation, conductance diminue si bien isolée = moins transferts)
Classification selon la température corporelle
Classification selon la variabilité de la température corporelle
Poïkilothermes: Animaux dont la température corporelle tend à fluctuer
avec la température de leur environnement (eau ou air)
–>la température corporelle suit plus ou moins la température ambiante
Homéothermes: Animaux dont la température corporelle tend à rester stable
quel que soit la température de leur environnement (eau ou air) (optimise rxt chimique et metabo)
–> la température corporelle est maintenue dans une fenêtre optimale, indépendamment de la température ambiante
–> dépend des propriétés de l’animal et de la nature de son environnement
Classification selon la soruce de chaleur corporelle
Ectothermes: Animaux produisant peu de chaleur métabolique et possédant
une forte conductance thermique (= mal isolés)
–>la température corporelle est déterminée par la température ambiante
Endothermes: Animaux produisant beaucoup de chaleur métabolique et
possédant une faible conductance thermique (= bien isolés) (moins chance sortir par condiuction ou radiation)
–>la température corporelle maintenue dans une fenêtre optimale est déterminée par la
production de chaleur produite par l’organisme lui même
Importantes ≠ de coûts métaboliques selon la stratégie thermique
Continuum des sratégies thermiques
- animaux parfois décrits selon une combinaison des 2 classifications, mais on aura des exception (ex: invertébrés, reptiles, poisson et amphibien = poïkilotherme et ectotherme ; mammifères et oiseaux = homéothermie et endothermie):
Polar fish : ectotherme homéotherme car il vit constamment ds une eau froide qui ne varie pas = constance température car température change pas
Monotrèmes : endotherme poïkilotherme car il a une température plsu faible et variable que celles des autres mammifères
Hétérothermie
régionale
–> on aura pas la même température partout. Elle va varier au sein de l’individu, sera différentes selon les régions. On a une température corporelle moyenne), avec une majorité du corps avec cette rempérature *( ou autour), mais une température plus basse dans d’autres régions, notamment aux extremités.
–> pas juste homéotherme : kles gros insectes (bourdons/mite) on une grande taille avec des mucles du vol très puissant qui quand ils fonctionnent dégagent une garnde chaleur = donc même qd il fait froid l’abdomen est à température normale mais thorax a une température plus haute que l’ext –> on a une heterothermie par une chaleur locale produite apr l’action de smuscles
temporelle
–> la température va avrier en fct des l’heur avec une diminution et perte de chaleur la nuit.
Zone de thermoneutralité
Fenêtre de T° du milieu ext pour lequel un rog endotherme homéotherme est capable de maintenir constant son taux métabolique de repos (BMR)
–> le taux métabolique de l’org augmente si
- Text < LCT (température minimal critique)
- Text > UCT (température max critique) –> au dessus = augmente métabolisme, plsu de dépense É
– température acceptable de garder métabolisme minimaum
Métabolisme pour eun température corporelle ∆
Taux métabolique et température corporelle
- relation exponentielle avc la température corporelle et une courbe différente selon la température extérieure
–> + fauit chaud, + rxt chimqiues sont + importantes et forte = augmentation température corps = m=augemente métabolisme
acclimatation du métabolisme (poikilotherme sensible ∆ environnement = même animaux avc deux groupes aqua un à 33° et un à 16° = même courbe juste une plus élevée que L,autre, car plus dépende É car froid, diminué la température, habitué a plus chaud)
- Apr;s quelques semaines, le taux métabolique d’un org s’Acclimate à sa température corporelle qui ets dépendante de la T° ambiante
- On aura un m.tabolsime supérieur chz un org exposé à uen température ambiante inf. à son conspécifique
–> expérimentalement on a mis des individus de 33 à 16 –> vite on a un taux métabolique qui va aller s,adpater à la températiure de 16 avec un taux métabolique qui va diminuer et qui va être bcp plus bas = divisé par 4 ds ;la même jounrée ): en quelqus heures on diminue le métabolisme d’acclimatation de 33 pour avoir un métabolisme à 16” En quelques semaines, l’Org va s,habituer à la t et va s’Acclimater et se réajuster avec son métabolisme pour être adpat à un environnement de 16°C (1er = drop m.tabolisme suivi de remontée par acclimatation aux nouvelels conditions : ex : changement saison
–> le métabolisme des poïkilotherme s’ajuste en fct des ∆ de température de son milieu
–> conséquences : sur la biochimique, la physio, le comportement, l’écologie
Conséquences écophysiologiques
Mécanisme acclimatation
–> on a un effet sur le nombre et la densité de mitochondries et sur le taux d’activité des cytochrome oxydases
- milieu _ froid = + mitochondries ds tissus (changement en terme de semaines) –> prend plusieurs semaines poru atteindre ce stade –< on a une augmentation
Température corporelle et performance
–> asymétrie de la courbe de performance d’un org selon sa température corporelle
–< les performances optimales d,un org sont corrélés à sa température corporelles, deépendant des son milieu de vie et son comportement
- température corporelle ets performance en terme de méttabolisme animal (vitesse nage, etc) = performance atteint un pic et ensuite il y a une chute des performances : au delà du pic = animal acclimate à ext 0–> obj est acclimater et garder bonne performance pour fonctionner ds environnement avc changement température –> métabo corrélé à ça
–> évolution des individus poïkilothermes en fct des ∆ de température de leur milieu
Fluidité des membrane plasmiques
carac
- la fluidité augmente avec la température.
- les cellules d,un org modifient la compo de leur membrane plasmique selon la température : doit avoir une fluidité sinon fige et problème de focntionnement au niveau de la cellule
Mécanisme impliqués –> trop froid = fige
1. Longueur des chaines d’acides gras
–> courtes chaines + mobile = + fluide –> diminuer les chaines de grandeur (même résultat qu’avant car il fait plus froid en même temps)
2. Saturation (lien chimique entre les deux = maintien structure en place = moins de liens entyre deux chaines acide gars phospholipide = moins rigide)
–> non-saturation = - de lien entre les 2 chaines –> + fluide
3. Classes de phospholipides
–> dif de forme de la section poalire des phospholipides (PC et PE dans membrane, qd plus froid, plus de PE qui est plus fluide)
4. Teneur en cholestérol
–> chjolestérol empêche la membrane de figer au froid
Structure des protéines et activité enzymatique
- principe
–> le changement structural de la protéine (enzyme) altère son affinité avec le substrat ce qui a des conséquences directes sur lab activités enzymatiques des cellules de l’organisme - Conquences évolutives
–> On va utiliser des enzymes homologuqes, à une structure différente d’une protéine donnée mais une même fionction, chez des organismes vivants dans des milieux aux températures contrastés –> enzyme remanie pour rester ds range d température
–> L’affinité enzymatique restera avec l’utilisation de cette enzyme optimale chez un organisme et sera corrélé avec sa température corporelle dépendant du milieu de vie auquel il ets adpaté
–> Ce sera problématiques, cependant, pour les espèces spécialisées en cas de changement brusque de milieu (ex : réchauffement climatique) : certaines epsèces ont perdu cette capacité (ex: poisson d,antarticque)
Congélation des tissus
principe de la résistance cellulaire au gel
–> la glace extracellulaire se forme en excluantr les solutés du vol. de solvant gelé ce qui va avoir pour effet d’augemneter la concentration de soluté extracellualire, augmenter la pression osmotique extracellulaire et donc mener à uen sortie d’eau de la cellule par osmose. IOn a donc une diminution du volume cellulaire et uen augmentation de la concentration de soluté à int. cellulaire ce qui augmente la pression osmotique intracell. On a donc une diminution de la température de congélation cellulaire et une plsu grande résistance cellulaire naturekke au gel
Mécanisme spécifique : protéines anti-congélation
–> on a une attchement des protéines aux molécules d’eau immobilisées dans le cristal de galce ce qui va emp^cher l’accroissement en surface de la glache de proche en proche. (crstiuax de glace doiventb être bienallignées pour faure de la glace) –> On aura différentes protéines anti-congélation selon les taxons par convergence évolutive
Protéines de stress induite apr les froids extrême
principe de la réponse au choc thermique
–> protéine dénaturée par forid = 1 = déroulée 2 HSF associe en troimère
- monomère de HSF (Heat shcok factor) associés en trimères –> dans noyau pour induire transcription
- transcription du gène codant pour HSP ( = Heat shock protein)
–> fabrication de HSP : légèrement modif ?
-nouveau complexe HSP-HSF –> tough un peu mieux à T°
conséquence évolutives
–> mécanisme protecteur essentiel à evol des tolérances et des niches thermiques
–> cas particulier du poisson antartique : il en a pas
Thermogénèse - mécanisme généraux - constante
sources de chaleur
1- processus métaboliques
–> sous-produits des dif processus métaboliques corporels
2- Métabolisme É (atp et autre)
3- Processys de digestion
–> utilisation intense ATP = dégage chaleur (muscle = dégage chaleur)
4- Activité musculaire
–> utilisation intense ATP = dégage chaleur
frisson thermogéniques des endotehrmes (tremblement incomtrollé = fibre musculaire contracte de manière non comtrolé = dégage chaleur)
–> m.canuisme de faible cintraction non coordonnées des unités motrices des muscles chz les oiseaux et les mammifères
Cas des msucles du vol des insectes
–> contraction des muscles du vol chz les gros insectes leur eprmettant d,Atteindtre une température thraocique minimale nécessaire pour décoller
–> bat des ailes avant de décoller qd faiyt 0 = augmente temoérature, suffisnat pour utiliser après muscle du vol sur longue période
Tissu adipeucx brin (graisse brune) - tehrmogénèse
Tissus adipeux (rouge-brun) chz mammifères placentaires (+ quelques jeunes oiseaux), de composition dif du tissu adipeux blanc et localisé entre els omoplates, région axillaire (pattes antérieurs), abdomen –> présent car par encore réserve de gras ppour les potits bobé)
Carac
- fort taux de mitochondries
- expression du gène de la thermogenine : encore plus oxydation/activité mitochondries
- sous contrôle du système nerveux orthosympathique –> chez jeunes individus qui ont froids = stress du SNO = signal qui déclenche utilisation graisse brune
Mécanisme
- noradrénaline entraîne l,hyperplase et l’hypertrophie des cellules du tissu adipeux : augmente tissu brun chz jeunesqui viennet de naitre = permet contracter muscles et faire plus de chaleur et ATP
- La tehrmogenine augmente l’activité mitochondriale
Perte de chaleur corporelle - tehrmolyse
carac
- augmente avec la surface corporelle(poti = plus impacté que gros; plus de perte par surface corporelle; ne peut pas changer = rapport surface/volume) et diminue lorsque la conducatnace thermique corporelle est faible (régulable, création isolant)
Limitation via la conducatnce thermique corporelle
- poduction kératinisées : fourrure et plumage ( + poil = plus isolé)
–< couche ext imperméable + couche interne isolante
–>pilo-éréction = amé.ioration de la couche isolanet (poils reliés à muscles = sytress hérisse = plus grande taille et emprisonne aire ds poil = isol en +) - Réserve de graisse (blanche) corporelle (tissu cutanée autour peau phoque = isolant impo)
–> cocuhe isolante (et réserve énergétique)
–> température constante sur la thermogénèse compense la thermolyse = forte production de chaleur + faible conductance thermique
Modulation de la chaleur corporelle - capillaires
influence des capillaires sanguins (niveau de peua fine ou encore doigts = échange facile)
- shunt artérioveineux contracté = augmentation de la thermolyse
- shunt artérioveineux dilaté = diminution de la thermolyse
–< > permet au sang de prendre un short cut et ne aps aller vers extremité plus froide ou plus de conducatnce : ouvert ou fermé (ouvre di on veut diminuer perte)
–> contraction contrôlées par le système nerveux orthosympathique (lorsque T corporelle est normale)
–> ajustement d’un org endotherme selon les ocnditions de son milieu ext
- comportemental : exemple otharie avec palme qui a diminution chaleur ds eua froide, section froide du corps
- shunt artérioveineux
–> participe homéothermie régionale
Modulation de la chaleur corporelle - échange sanguin
- Échanges thermiques à contrecourants (extremité corps plus froid)
échanges thermiques à contrecourants entre artériole afférente et la veinule efférente d’un capillaire lorsque ces 2 vaisseaux sont à proximité = limitation des pertes tehrmiques dans el capillaires
–> artère +froide car est passé par extremité = si art;re et veine proche on peut avoir échange du plus chaud au froid = garde = , limite perte thermique au bout (cra refroidis celui qui vient vers bout de patte)
–> ajustements d,un org endotherme qui peut contrôler son degré d’hétérothermie selon les conditions de son environnement et ses besoins
Perte de chaleur corporelle - thermolyse (fav)
changement respiratorie (Halétement)
- température de confort : rythme respiratoire lent et par la cavité nasale, mais si on a une température plus élevée on va avoir une augmnetation du rythme respiratoire et ce par la cavité buccale –> expose mucqueuse humide ce qui fav transfert par évapotranspiration = surface humide et fait chaud = humidité tendance évaporer et entraîner rafraichissement individu)
production de sueur corporelle (Transpiration)
- Glandes eccrines dermiques
–> production de sueur qui ets un ultrafiltrat du plasma. Ceci permet une tehrmorégulation et une excrétion –> entraoine evapotranspiration avc transfert de chaleur = rafraichit corps qui produit chaleur
Régulation de la température
Hypothalamus et thermortégulation
- Mécanisme de mise en action de la thermorégulation
–> tehrmorécepteurs périphérique (peau) et centraux (internes) détectent les dif de température –> tarnsmission info nerveuse à l’hypothalamus
- On va mettre en action dif mécanimse compensatoir selon la condition : (ex: froid = constrictiond es vaisseux sanguis, frissons, tissu adipeux brun ; chaud = Vasodilatation, suer, halète)
Régulation de la température - primates
Hypothalamus et thermortégulation - rpimates
Hypo reçu messages périphériques et intene centarux = informe tempréature du corps
–> froid qd réceille pcq quand dort hypothalamus est plus autant fonctuionnel donc plus là pour thermoréguler comme il le devrait = moisn efficace en sommeil = mnoins bonne thermorégulation
baisee = tyranspire, vasodilataion = perd chaleur avc environnement
hausse : vasoconstriction, graisse brune utilisée et muscles squelettique pour frissons
Torpeur
dormance = baisse température (interet = rxt chimique et qté rxt est plus grande qd il fait chaud = plus on a chaud, plus on dépendse de L’é, qd on dort on diminue l’É)
diminution des dépense É durant les périodes d’inactivités de l’organes pour uen durée limitées (qeulques heures = nuit) –> pour petit nanimaux qui perde bcp chaleur (il diminue chaleur + que nous qd on dort)
- pendant torpeur : baisse métabolisme, baisse température corporelle
- pendant réceil : augmente métabolisme = augmenet température corporelle
–> mécanisme d’économie É et stratégie importante pour les org de petite atille s(ayant moisn de réserve corporelle)
conclusion
distribution des epsèces vivantes
- température et aires répartition
–> la t° du milieu ext représente und es facteurs les plus déterminants de la répartition d’une sp (température qui limite distrib sp)
conséquences des réchauffements climatiques
–> déplacement des aires de répartition des sp et problématique de l’abondance des ressources durant période de repro
(zone plus froide maintenant plus chaude = change répartition sp = plus de compet au Nord avc des espèces non adpat à compet et avc moins de ressources (endémique = dif car compet et dif de température) –> certaines on synchonisme de naissance avec abosndance nourriture = prob)
Hibernation
diminution des dépenses É durant les périodes d,inactivié de l’org pour une durée étendue (jours, semaines, emois) ; ex: hiver
–> possible pour des animcaux de plus garnde taille = diminution métabolisme et températire du corps en temre de jour, semiane, mois = température basse et métavbolsime plus bas –> utilise réserve pour survivre
–> réveil parfois pour vois si tout ets chill, pour pipi (perd légère É msais nécessaire ) –> hiberner = sauve bcp É
–> chute de T° corporelle de genre 30° = économise bcp É, car métabolsime bcp moins important
