Cours 2 Flashcards
C’est quoi la régulation hydrominérale?
Processus de régulation des niveaux d’eau et d’ions dans les compartiments extra cellulaires du corps
C’est quoi les deux processus principaux impliqués?
la régulation osmotique et la régulation ionique
C’est quoi la régulation osmotique?
le contrôle de la pression osmotique des tissus, qui détermine la force motrice du mouvement de l’eau à travers les membranes biologiques
C’est quoi la régulation ionique?
le contrôle de la composition ionique des fluides corporels
Ou est le liquide intracellulaire?
il est séparé du liquide interstitiel par les membranes cellulaires
Ou est le liquide interstitiel?
Il est séparé du plasma sanguin par l’endothélium des capillaires
C’est quoi le plasma?
La fraction liquide du sang, séparé de la fraction cellulaire du sang. il est prélevé pour étudier la condition hydrominérale d’un animal
C’est quoi la composition des fluides corporels?
- eau
- ions/électrolytes (Na+, K+, Cl-, Ca2+, HCO3)
- protéines (albumine, hormones, enzymes)
- métabolites (glucose, lipides, urée)
- gaz (O2, CO2)
Importance des fluides corporels
constituent un grand pourcentage de la masse corporelle: 60% chez humain adulte, 95% chez certaines méduses
C’est quoi les fluides corporels?
L’environnement dans lequel les cellules et molécules fonctionnent
Les propriétés ioniques peuvent modifier quoi?
le potentiel électrique de la membrane, la structure et la fonction des macromolécules
Les propriétés osmotiques peuvent entrainer quoi?
le rétrécissement ou le gonflement des cellules. le rétrécissement sépare les cellules et endommage les tissus. le gonflement peut occlure les capillaires et provoquer l’éclatement des cellules.
Tous les animaux utilisent mécanismes pour réguler les propriétés osmotiques et ioniques de leurs tissus. Ou diffèrent-ils?
Dans le tissus qui assume ce rôle et dans la mesure ou ils régulent les propriétés osmotiques et ioniques de leurs fluides extra cellulaires.
C’est quoi les types d’environnement qui menacent l’équilibre hydrominérale?
- environnement avec manque d’eau
- environnement avec trop d’eau
Comment faire face aux environnements avec manque d’eau?
- rester hydraté
- tolérer la déshydratation
La stratégie de rester hydraté:
exemple: chameau
- obtenir eau (boit trop, stock en grande quantité dans le sang)
récupérer de l’eau: récupère eau respiratoire dans son nez
- créer de l’eau: stock des graisses dans sa bosse qui produisent de l’eau métabolique quand elles sont métabolisées
Stratégie de tolérance de la déshydratation:
exemple: tardigrade
quand son environnement est desséché, il perd son eau, entre dans un état de “tun”. il rétracte ses pattes et sa tête pour minimiser la surface de son corps et ralentir la perte d’eau. il induit un état extrême de dépression métabolique appelé la cryptobiose.
C’est quoi les conséquences écologiques de pas assez d’eau?
invasion de certains animaux à d’autres endroits selon leur tolérance à déshydratation.
Exemple de l’océan:
du pot des animaux, l’océan manque d’eau car trop salée et elle déshydrate. les organismes sont des solutions aqueuses séparées de l’environnement par des membranes plus ou moins perméables. L’océan est hyperosmotique par rapport aux cellules animales, donc les molécules d’eau vont passer par osmose des cellules à l’océan, les ions se déplacent dans l’autre sens. -> rétrécissement des cellules
donc: animaux marins doivent obtenir de l’eau contre un gradient osmotique et excréter les ions en surplus contre un gradient électrochimique
C’est quoi l’osmose?
l’eau passe pour équilibrer les concentrations de H2O dans un endroit avec plus de soluté
Faire face à trop d’eau:
pour les animaux en eau douce: problème inverse, trop d’eau à cause d’un environnement hypo-osmotique
donc ils doivent se débarrasser du surplus d’eau et obtenir des ions d’un environnement qui en manque
Les différences grâce à l’évolution de la capacité des animaux à tolérer environnements hydriques et ioniques a:
diversifié le nombre de types d’habitats utilisables
Quelles sont les innovations cruciales:
- la progression de la séparation entre le milieu intra et extracellulaire
- amélioration du contrôle de la composition ionique
C’est quoi les épithéliums?
tissus épithéliaux séparant les compartiments de fluides internes du monde extérieur. elles recouvrent les surfaces du corps, tapissent les cavités et forment des glandes
C’est quoi les deux côtés des épithéliums:
- apical: couche externe qui interagit avec environnement extérieur
- basolatérale: couche interne qui interagit avec le fluide interstitiel
les jonctions intercellulaires forment une barrière imperméables entre les cellules qui sépare le liquide interstitiel du monde extérieur.
Quatre stratégies des tissus épithéliaux pour contrôler le mouvement des ions:
- la fonction des cellules épithéliales dépend de la distribution asymétrique des transporteurs membranaires. les transporteurs d’ions sur la membrane apicale est différente de celle de la membrane basolatérale.
- cellules interconnectées par jonctions serrées. ça crée une couche imperméable: peu de fuites entre cellules. les jonctions serrées aident à garder les transporteurs sur leur propre membrane (apicale et basolatérale)
- différents types de cellules composent le tissu épithélial. diversité extrême dans le système digestif, car plusieurs sortes de cellules épithéliales.
- mitochondries abondantes pour les dépenses énergétiques. ce coût en énergie pour le transport des ions peut compter pour presque 50% du taux métabolique d’un tissu
Propriétés de l’eau:
- excellent solvant
- peut dissoudre plus de substances que n’importe quel autre liquide grâce à polarité et forme physique
- le milieu dans lequel les réactions biochimiques responsables de la vie peuvent avoir lieu
- présente une forte réactivité chimique
- stabilise les macromolécules importantes
Les réactions d’hydrolyse sont essentielles à quoi?
la digestion et au catabolisme
Les réactions de condensation sont essentielles à quoi?
à la synthèse de molécules complexes comme les protéines et acides nucléiques
Pour stabiliser les macromolécules importantes, la molécule d’eau se lie à quoi?
aux parties chargées à l’extérieur de l’ADN, des protéines et membranes cellulaires. la couche qui se forme: l’eau vicinale, stabilise la structure et assure bon fonctionnement
L’eau influence quoi?
les macromolécules et le mouvement d’eau
Comment les ions influencent le mouvement de l’eau?
quand un ion se lie à une protéine, il change sa structure et sa fonction. exemple: H+ , l’hémoglobine et effet Bohr.
- ions sont osmotiquement actifs: ils influencent le mouvement d’eau via osmose.
- influence le volume des cellules: gonflement ou contraction: mort cellulaires, bris des interactions intercellulaires, perturbation flux sanguin.
- les animaux n’ont pas de mécanisme pour déplacer activement les molécules d’eau à travers les membranes, la seule façon dont ils contrôlent ça est de déplacer activement les particules osmotiquement actives comme les ions
Les animaux ont ils un mécanisme pour déplacer activement les molécules d’eau à travers les membranes?
Non, la seule façon dont ils contrôlent ça est de déplacer activement les particules osmotiquement actives comme les ions
Les animaux peuvent contrôler des gradients osmotiques ?
Oui, par mouvement de solutés à travers les membranes, qui provoque le mouvement de l’eau dans les tissus (osmose). C’est la régulation hydrique
Vrai ou faux: différents animaux utilisent différentes combinaisons de tissus épithéliaux internes et externes pour atteindre équilibre hydrominérale dans différentes conditions?
Vrai. exemple: interne: intestins, reins. externe: branchies, peau.
Vrai ou faux, un tissu peut jouer plusieurs rôles?
Vrai, donc il faut faire compromis.
Exemple de compromis?
Le compromis osmorespiratoire: chez les poissons, où les branchies jouent deux rôles critiques:
l’échange des gaz respiratoires, et l’échange de l’eau et des ions.
Ce qui est bon pour un rôle est mauvais pour l’autre. Donc, le poisson doit trouver un compromis pour les deux, qui implique souvent d’ autres systèmes physiologiques.
C’est quoi le tégument?
tissu biologique situé à l’interface du milieu intérieur et du milieu extérieur d’un animal. C’est la couche la plus externe d’un animal (ex: la peau).
Le rôle hydrominéral principal du tégument : limiter la perte d’eau et contrôler le mouvement des ions à la surface de l’animal
Comment le tégument agit?
- contrôle les aquaporines
- couvre les surfaces externes d’une couche épaisse de molécules hydrophobes
Contrôle des aquaporines:
- L’eau traverse la membrane cellulaire via canaux spécifiques à H2O appelés aquaporines.
- Une seule aquaporine permet à un milliard de molécules d’eau de traverser la membrane cellulaire chaque seconde.
- Les animaux vont contrôler le nombre d’aquaporines en diminuant l’expression des gènes codant pour ses protéines et en contrôlant la translocation intracellulaire des aquaporines entre leurs vésicules de stockage et la membrane plasmique.
Couvrir les surfaces externes d’une couche épaisse de molécules hydrophobes:
- Mucus est un cocktail de mucopolysaccharides, lipides et protéines sécrété par les cellules épithéliales.
- Nous produisons du mucus pour cette raison dans les poumons, les intestins, etc.
- D’autres animaux excellent dans la production de mucus, surtout les animaux aquatiques ou semi-aquatiques qui connaissent des périodes de sécheresse (ex. poissons à poumons).
C’est quoi les kératinocytes?
cellules de la peau des amphibiens terrestres et des amniotes qui sécrètent des protéines et des lipides modifiés (matrice extracellulaire hydrophobe).
* Les amniotes tels que les reptiles ont une couche supplémentaire de kératinocytes modifiés appelée cornéocytes.
Les cornéocytes deviennent des amas de kératine durant leur processus de différenciation. * Les cornéocytes meurent ensuite, et ce qui reste est un réseau de kératine interconnecté appelé stratum corneum qui est imperméable à l’eau.
* La diversité des propriétés de la peau des amniotes est due principalement à la façon dont la stratum corneum est construit.
Les amniotes comme les reptiles possèdent
couche supplémentaire de kératinocytes modifiés appelée cornéocytes
Cuticule des arthropodes
recouvre la surface externe de l’organisme ainsi que la trachée et une partie du système digestif.
* Réseau complexe de molécules hydrophobes (molécule principale = chitine, un polysaccharide). Assez rigide pour protéger l’animal.
Est ce que les animaux peuvent contrôler la composition ionique des fluides corporels?
Oui, c’est la régulation minérale
Excrétion d’azote:
- Le moyen par lequel les animaux éliminent des produits du métabolisme des protéines (déchets azotés) contribue à ces régulations.
Tous les animaux utilisent des mécanismes pour réguler les propriétés osmotiques et ioniques de leurs tissus, ou diffèrent-ils?
dans la mesure où ils régulent les propriétés osmotiques et ioniques de leurs fluides extracellulaires.
Deux stratégies pour faire face aux défis ioniques:
- Ionoconformeurs
- Ionorégulateurs
Ionoconformeurs:
- Contrôlent peu le profil ionique (cations, anions) de leur fluide extracellulaire.
- Ces animaux sont généralement marins (cnidaires, ascidies, myxines).
- Leur profil ionique ressemble à celui de l’eau salée (Na+, Cl-, Ca2+, Mg2+, etc.).
Ionorégulateurs:
- Contrôlent le profil ionique de leur fluide extracellulaire (chez la plupart des vertébrés) et le gardent donc différent que celui de l’eau ambient.
Deux stratégies pour faire face aux défis osmotiques:
- Osmoconformeurs
- Osmorégulateurs
Osmoconformeurs:
- Osmolarité interne et externe similaires.
- Certains invertébrés marins (ex. mollusques) et vertébrés (ex. chondrichtiens).
Osmorégulateurs:
- Osmolarité interne constante en dépit de l’environnement externe.
- La plupart des vertébrés marins, les invertébrés et vertébrés d’eau douce.
2 types généraux d’animaux en fonction de leur tolérance:
- Les espèces sténohalines:
* Ne peut tolérer qu’une faible étendue de concentrations ioniques. « serré ». - Les espèces euryhalines:
* Peut tolérer une grande étendue d’osmolarité. « large »
Il n’y a pas de lien entre les stratégies osmorégulateur/ osmoconformeur et la tolérance (sténohalin/euryhalin).
Les solutés:
La concentration totale de solutés confère une osmolarité et un gradient osmotique à travers les membranes biologiques.
Ce gradient détermine la direction et la magnitude du mouvement de l’eau via l’osmose.
Les solutés individuels peuvent avoir des effets distincts, en particulier sur les macromolécules telles que les protéines.
Ainsi, les solutés peuvent être classés en fonction de leurs effets sur la structure et la fonction des macromolécules.
Solutés perturbateurs:
- Perturbent les fonctions des macromolécules d’une manière ou d’une autre.
- Ions inorganiques (Na+, K+, Cl-, SO2-) ou organiques (acides aminés chargés, ex. arginine).
Solutés compatibles:
- Peu d’effets.
- Polyols (glycérol, glucose).
- Acides aminés non-chargés (alanine, proline, etc.).
Solutés neutralisateurs:
- Sont perturbateurs en soi mais peuvent neutraliser les effets d’autres solutés perturbateurs en combinaison. Ex. l’urée perturbe/diminue les interactions hydrophobes alors que les méthylamines (TMAO) les renforcent.
L’eau métabolique:
L’eau métabolique est produite dans la mitochondrie à Complexe 4 du système de transport d’électrons. Certains substrats métaboliques produisent plus de l’eau que d’autres. (ex., les lipides produisent le plus).
Ex: Scarabée et escargot peut vivre avec peu ou pas d’eau
