Cours 2 : Régulation hydrominérale Flashcards
Quelle est l’importance des fluides corporels?
- Les fluides peuvent constituer
jusqu’à 60% de la masse chez
un humain adulte (jusqu’à 95%
chez certaines méduses) - La composition des fluides
corporels constitue
l’environnement dans lequel les
cellules et molécules
fonctionnent
Qu’est-ce qui compose les fluides corporels?
- L’eau constitue la matrice dans
laquelle des ions sont dissouts
La quantité d’eau peut affecter les
volumes cellulaires et tissulaires
Que contiennent les fluides corporels?
- Les fluides corporels contiennent
des ions inorganiques ou sels ou
électrolytes (ex. Na+, Cl- et K+)
La composition ionique peut affecter quoi?
- La conformation 3D des enzymes et
autres protéines - Les gradients électriques des
membranes cellulaires
Quels sont les 3 types de fluides corporels?
Le liquide intracellulaire est séparé
du liquide interstitiel par les
membranes cellulaires
* Le liquide interstitiel est séparé du
plasma sanguin par l’endothélium
des capillaires
* Le plasma est prélevé pour étudier la
condition hydrominérale d’un animal
Quels sont les 3 défis de l’environnement pour les animaux?
- Ne pas avoir assez d’eau
- Avoir trop d’eau
- Devoir éliminer des déchets
Quelles sont les 2 stratégie pour faire face au manque d’eau? (milieu terrestre)
- Rester hydraté
- Tolérer d’être déshydraté
Comment les animaux restent hydrater?
- Chameau : bosse de gras : eau métabolique des lipides, peut abaisser sa température corporel pour moins suer, réduit eau dans excrément au max
- Crapaud : demeure dans terrier afin d’éviter dissecation
- Antilope : mécanisme de récupération de l’eau dans le nez, refroidit air et eau recondense
Comment les animaux tolère d’être déshydrater
Entre en dormance ; permet de résister aux conditions abiotique défavorable, avantage écologique. Aussi, Daphné remplace eau dans cellule par des sucres lors de la dormance avant de s’enkyster pour résister.
Que se passe-t-il lors d’un manque d’eau dans l’océan?
Eau a tendance à vouloir sortir des organismes marins pour ‘diluer” le milieux. Le mouvement de l’eau à travers la membrane semi perméable (comme celle d’une
cellule) crée une pression osmotique
Quels sont les problèmes du manque d’eau des organismes marins?
- Eau salée (hyper-osmotique)
- Problèmes :
- Excréter les ions en surplus
contre un gradient
électrochimique - Obtenir de l’eau contre un
gradient osmotique
Quels sont les problèmes de trop d’eau des organismes d’eau douce?
Eau douce (hypo-osmotique)
* Problèmes :
- Obtenir des ions
- Se débarrasser des surplus d’eau
quels sont les 4 situations lors de l’ingestion de nourriture et d’eau?
- Relation prédateurs-proies
- Boire de l’eau salée…?
- Les plantes halophytes du désert
représentent un challenge… - La nourriture riche en protéines
peut être déshydratante
Comment les organismes ont répondu aux défis de l’environnement?
Les organismes ont répondu évolutivement aux défis de
l’environnement et ont ainsi colonisé de nouvelles niches
écologiques
Que se passe-t-il entre 700-550 milions d’années?
Production d’un tissus éptihélial = limite passage eau salé + création fluide extracellulaire
Que se passe-t-il suite à lévolution des chordés?
- Contrôle partiel de la composition ionique de fluide extracellulaire chez poissons cartilagineux
- Contrôle de la composition ionique et osmotique du fluide extracellulaire chez poisson
- Invasions de l’eau douce par poisson osseux
Que se passe-t-il il y a 400 milion d’années?
- Invasion du milieu terrestre par les invertébrés (myriapode et arthropodes)
-Invasion du milieu terrestre par les vertébrés (amphibiens)
Que permet une meilleure régulation hydrominérale?
Régulation hydrominérale = diversification d’utilisation
des habitats
Quelles sont les inovations cruciales à la diversification des habitats par les organimses?
- La progression de la séparation entre le milieu intra et
extracellulaire - Amélioration du contrôle de la composition ionique
1. En eau douce et dans des milieux fluctuants
2. En milieu terrestre
Quels sont les 4 concepts pour la régulation hydrominérale?
-Structure et fonction des épithéliums
- Régulation ionique et osmotique
- Sources d’eau et de solutés
- Types de solutés
Quelle est la fonction des épithéliums?
barrière que forment leurs
tissus épithéliaux avec
l’environnement externe
contrôler leur balance ionique et
osmotique dans des environnements
internes
Qu’est-ce que le tégument?
Le tégument est un tissu biologique
situé à l’interface du milieu intérieur
et du milieu extérieur d’un
organisme
Comment les animaux arrivent à limiter la perméabilité en eau des téguments?
- En contrôlant le transport passif (aquaporines, varier nombre et expression)
- En couvrant les surfaces externes
d’une couche épaisse de molécules
hydrophobes (mucus ou kératinocytes ou Stratum corneum ou cuticule)
Qu’est-ce que les kératinocytes?
Les kératinocytes : cellules de la peau
des amphibiens terrestres et des amniotes
qui sécrètent des protéines et des lipides
modifiés (matrice extracellulaire
hydrophobe)
D’où provient le stratum corneum?
Stratum corneum : couche additionnelle
chez les amniotes formée de cornéocytes
(kératinocytes modifiés) Imperméable à l’eau
grande diversité de modification chez amniotes
Qu’est-ce qu’une cuticule?
Cuticule des arthropodes qui 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’anima
Quelles sont les 4 propriétés des tissus épithéliaux qui affectent le mouvement des ions?
- La fonction des cellules
épithéliales dépend de la
distribution asymétrique des
transporteurs membranaires
* Différents profiles protéiques
pour les membranes apicales et
basolatérales - Les cellules sont
interconnectées par des
jonctions serrées
* Ceci crée une couche
imperméable : peu de fuite entre
les cellules - Différents types cellulaires
composent le tissu épithélial
* Cette diversité est extrême
dans le système digestif - 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 tissus !
Pourquoi l’hydratation est importante?
- Besoin de solubiliser un grand nombre d’ions et de métabolites
nécessaires pour le fonctionnement cellulaire
Qu’affecte un changement de la concentration d’Ions?
- La structure et les fonctions des macromolécules
- Le volume des cellules (gonflement ou contraction) : mort
cellulaire, bris des interactions intercellulaires, perturbation du
flux sanguin
Quels sont les 3 processus homéostatiques utilisés?
- Régulation osmotique
* Contrôle des gradients osmotiques par mouvement de solutés à
travers les membranes, ce qui provoque le mouvement de l’eau dans
les tissus
* Aussi appelée régulation hydrique - Régulation ionique
* Contrôle de la composition ionique des fluides corporels
* Aussi appelée régulation minérale - Excrétion d’azote
* Excrétion des produits du métabolisme des protéines (acides aminés)
Quelles sont les 2 stratégies pour faire face au défis ioniques?
- Ionoconformeurs
- Contrôlent peu le profil ionique 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)
Quelles sont les 2 stratégies pour faire face aux défis osmotiques?
- 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
Quelles sont les 2 stratégies de tolérance de changement d’osmolarité externe?
- Sténohaline
- Ne peut tolérer qu’une faible étendue de concentrations ioniques
- Du grec « stenos » : « serré » - Euryhaline
- Peut tolérer une grande étendue d’osmolarité
- Du grec « eurus » : « large »
Quelles sont les sources d’eau pour organismes?
- Liquides absorbés
- Mais pas l’eau salée (sauf organismes
adaptés) - Eau dans la diète
- Eau trappée dans la nourriture (trouvée
dans les tissus animaux et végétaux - Eau métabolique
- Eau produite par une réaction
catabolique. Ex. glucose:
Quelles sont les 3 classifications de solutés?
Solutés perturbateurs
- Solutés compatibles
- Solutés neutralisateurs
Qu’est-ce qu’un soluté perturbateur?
- Solutés perturbateurs
- Perturbent les fonctions des
macromolécules - Ions inorganiques (Na+, K+, Cl-
,
SO4
2-
) - Solutés organiques (acides aminés
chargés, ex. arginine)
Qu’est-ce qu’un soluté compatible?
- Solutés compatibles
- Peu d’effets
- Polyols (glycérol, glucose)
- Acides aminés non-chargés
(alanine, proline, etc.)
Qu’est-ce qu’un soluté neutralisateur?
- 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
Quels sont les organismes les meilleurs adaptés à la vie sans eau?
Parmi les meilleurs à « trouver » de l’eau :
- Un scarabée du désert cultive l’eau à partir de l’air
Parmi les meilleurs à
« retenir » l’eau :
- Rat-kangourou du désert
- Parmi les meilleurs à tolérer la
déshydratation :
L’escargot Helix, lors des saisons
sèches, entre en dormance - Les nématodes en Antarctique
peuvent réduire leur contenu en
eau jusqu’à 98% - La championne pour tolérer
la déshydratation : Artémie ! - Les embryons peuvent
former des kystes qui
résistent à la déshydratation
pour plusieurs centaines
d’années
