Cours 4 - Thermorégulation

Question 1

Quels sont les effets des températures froides?

Answer 1

• Activités métaboliques réduites

- Dommages aux structures cellulaires par la formation de cristaux de glaces

Question 2

Quels sont les effets des températures chaudes?

Answer 2

• Approvisionnement en oxygène sous-optimal pour maintenir la demande métabolique
• Dénaturation des protéines

Question 3

Comment la courbe de performance d’un endotherme homéotherme est différente de celle des poikilothermes?

Answer 3

L’optimum de performance des homéothermes est plus large que celui des poikilothermes.

Question 4

En quoi l’homéothermie est différente de l’endothermie?

Answer 4

L’homéothermie est la régulation de la température corporelle à une valeur stable par des mécanismes physiologiques alors que l’endothermie est le maintien d’un différentiel thermique substantiel entre les températures corporelle et ambiante par la chaleur du métabolisme.

Question 5

Comment les caribous restent-ils au chaud l’hiver?

Answer 5

Ils ont des bulles d’air dans leur poil permettant de garder la chaleur.

Question 6

Quelles températures peuvent tolérer les caribous et dromadaires/antilopes?

Answer 6

Caribous: température extérieure de -30C

Dromadaire/antilope: température corporelle de 41C

Question 7

Qu’est-ce que Henry Gray Barbour découvre?

Answer 7

Il remarque que les animaux font de la thermorégulation. À l’aide de sondes thermiques placées sur le cerveau, on remarque que c’est quand l’hypothalamus est stimulé qu’on a une réaction au changement thermique.

Question 8

Expliquez le mécanisme de thermorégulation au chaud avec l’hypothalamus.

Answer 8

Les thermorécepteurs envoient un message à l’hypothalamus. Il peut aussi détecter directement un changement de température sanguine. Il envoie un message aux glandes sudoripares (évaporation) et aux vaisseaux sanguins (vasodilatation).

Question 9

Expliquez le mécanisme de thermorégulation au froid avec l’hypothalamus.

Answer 9

On détecte une baisse de la température sanguine. L’hypothalamus envoie un message aux vaisseaux sanguins (vasoconstriction), aux muscles pilomoteurs (piloérection) et aux muscles squelettiques (contractions) pour garder la chaleur et initier le frissonnement.

Question 10

De combien de fois le taux métabolique de l’endotherme est plus élevé que celui de l’ectotherme face à des gammes de températures semblables?

Answer 10

2 à 10 fois, car il doit utiliser son métabolisme pour compenser.

Question 11

Quand le métabolisme des homéothermes s’active-t-il?

Answer 11

Quand la température est en-dessous (réchauffer) ou en haut (refroidir) de la température optimale.

Question 12

Qu’est-ce que la zone de neutralité thermique (TNZ)?

Answer 12

La zone de confort où le taux métabolique est et demeure à son plus bas parce que l’animal est à sa température ambiante préférée. Dans cette gamme de température, les pertes thermiques sont compensées par la production de chaleur issue du métabolisme basal.

Question 13

Qu’est-ce que la température critique inférieure (LCT)?

Answer 13

Température en-deça de laquelle l’homéotherme combattra la perte de chaleur en produisant de la chaleur métabolique

Question 14

Qu’est-ce que la température critique supérieure (UCT)?

Answer 14

Température au-delà de laquelle l’homéotherme dépendra de plus en plus d’activités évaporatrices.

Question 15

Qu’est-ce que la zone de régulation métabolique?

Answer 15

Une gamme de températures ambiantes comprises entre la température critique inférieure et la température induisant une hypothermie.

Question 16

Qu’est-ce que la zone de dissipation active de la chaleur?

Answer 16

Une gamme de températures au-dessus de la température critique supérieure, entraînant la mise en route de mécanismes de dissipation de chaleur afin d’éviter l’hyperthermie.

Question 17

Quels sont les avantages de l’homéothermie?

Answer 17

1. Conservation d’une activité normale malgré les fluctuations externes
2. Les espèces homéothermes occupent des habitats plus froids
3. Ils peuvent prolonger leurs phases d’activité intense puisque le métabolisme aérobie est performant

Question 18

Quels sont les désavantages de l’homéothermie?

Answer 18

C’est très coûteux énergétiquement. 17x plus qu’un ectotherme.

Question 19

Est-ce que les endothermes ont tendance à être petits ou gros?

Answer 19

Gros. Ils ne peuvent pas être petits: le rapport poids et perte de chaleur reliée à la surface ne pourrait pas être compensé par le métabolisme.

Question 20

Quels sont les mécanismes de thermorégulation en zone de neutralité?

Answer 20

1. Réponses pilomotrices ou ptilomotrices (plumes)

2. Vasoconstriction et vasodilatation

Question 21

Quels sont les mécanismes de thermorégulation pour éviter l’hypothermie?

Answer 21

1. Thermorégulation comportementale
2. Frissonnement
3. Thermogénèse chimique
4. Hétérothermie régionale

Question 22

Quels sont les mécanismes de thermorégulation pour éviter l’hyperthermie?

Answer 22

1. Thermorégulation comportementale
2. Mécanismes non-évaporateurs
3. Mécanismes évaporateurs

Question 23

Expliquez le principe de ptilo/pilioérection.

Answer 23

En utilisant leurs muscles pilo-érecteurs, les individus hérissent leurs téguments pour créer une enveloppe d’air chaud stagnante autour d’eux.

Question 24

La vasoconstriction encourage-t-elle une conservation ou une dissipation de la chaleur?

Answer 24

Une conservation. La valodilatation favorise donc une dissipation de la chaleur.

Question 25

Sur quels endroits du corps la vasodilatation de produit-elle de façon préférentielle?

Answer 25

Aux extrémités (bras et jambes) puisqu’ils sont plus sujets aux pertes de chaleur.

Question 26

Donnez des exemples de thermorégulation comportementale dans un contexte d’éviter l’hypothermie. (5)

Answer 26

• Adopter différentes postures pour diminuer le rapport-surface volume
• Utilisation de nids
• Augmenter l’activité physique
• Manger plus
• Comportement de groupe

Question 27

Expliquez le fonctionnement du frissonnement.

Answer 27

Il est causé par l’activité désordonnée de la musculature squelettique. Cela débouche sur une production de chaleur et non sur un travail concret.

Question 28

Comment fonctionne la thermogénèse chimique?

Answer 28

Cette production de chaleur sans frisson demande l’activation du métabolisme du tissu adipeux brun.

Question 29

Expliquez l’expérience qui a permi de découvrir le fonctionnement du tissu adipeux brun.

Answer 29

L’environnement est à 6 degrés Celcius.

1. Le groupe contrôle 1 frissonne de manière normale avec l’activation de l’hypothalamus.
2. Le groupe 2, acclimaté à 6 degrés Celcius, n’ont plus de frissonnement. Leur métabolisme interne reste important, donc ils font de la thermorégulation (mécanisme pour générer de la chaleur qui n’est pas le frissonnement).
3. Le groupe 3, acclimaté à 6 degrés Celcius et injectés de curare (paralyse l’action des nerfs moteurs sur les muscles), n’ont pas de frissonnement (ils ne peuvent physiologiquement pas frissonner), on sait donc que le maintien de leur température corporelle vient de la thermogénèse chimique.

Question 30

Quelles sont les caractéristiques du tissu adipeux brun (‘‘bon gras’’)?

Answer 30

1. Spécifique aux mammifères, surtout chez les nouveau-nés et les hibernants. Ils peuvent donc utiliser leurs muscles pour faire autre chose que frissonner, car les tissus s’occupent de garder la chaleur.
2. Localisé à des endroits spécifiques: cou, épaules, régio abdominale
3. Contient des gouttelettes lipidiques plus petites que le tissu adipeux blanc et plus de mitochondries

Question 31

En quoi les membranes internes des mitochondries aident à la production de chaleur?

Answer 31

Elles contiennent de la thermogénine (protéine découplante UCP1) qui est un canal protéique qui permet la dissipation du gradient de protons sans production d’ATP puisque l’UCP1 court-circuite l’ATP synthase. Cette protéine n’a pas de turbine, les molécules passent simplement selon leur gradient. Puisqu’on n’utilise pas cette énergie pour produire de l’ATP, il y a simplement production de chaleur.

Question 32

Comment les sites privilégiés de dissipation de chaleur fonctionnent-ils?

Answer 32

À l’aide de leur grand rapport surface/volume, on favorise la dissipation de chaleur. Pour ne pas avoir à réchauffer constamment ces appendices, on les laisse se refroidir à l’aide d’un mécanisme d’échange sanguin contre-courant.

Question 33

Qu’est-ce que l’hyperthermie cyclique? (en tant que mécanisme non-évaporateur)

Answer 33

Certaines espèces (oiseaux et dromadaire par exemple) laissent leur température corporelle grimper durant le jour pour la dissiper la nuit. On conserve l’eau puisqu’on ne fait pas d’évapotranspiration.

Question 34

Qu’est-ce que l’hétérothermie spatiale? (en tant que mécanisme non-évaporateur)

Answer 34

C’est le fait de garder le cerveau froid (notamment) à une température inférieur à celle d’autres organes à l’aide d’échange thermique contre-courant. Par exemple, les veines du museau allongé au sang froid vont refroidir le réseau artériel chaud du cerveau.

Question 35

Quels sont les trois mécanismes évaporateurs?

Answer 35

1. Transpiration (activation des glandes sudoripares chez les mammifères surtout, certains rongeurs n’ont pas de glandes sudoripares au niveau de la peau et les oiseaux n’en ont pas)
2. Halètement (utilisation du système respiratoire pour évacuer de la chaleur par évaporation, on sort la chaleur des poumons avec l’intérieur de la bouche et la langue pour augmenter la surface d’évaporation)
3. Trémulations gulaires (oiseaux, exposition des membranes orales richement vascularisées pour évacuer de la chaleur)

Question 36

Pourquoi la transpiration n’est pas à prioriser dans un contexte de thermorégulation?

Answer 36

Puisqu’elle engendre des pertes d’eau.

Question 37

Quelles sont les acclimatations des homéothermes?

Answer 37

1. Acclimatation du taux métabolique maximal
2. Acclimatation de l’endurance métabolique
3. Acclimatation insulatrice

Question 38

Expliquez le mécanisme d’acclimatation du taux métabolique.

Answer 38

Certaines espèces vont augmenter leur taux métabolique maximal en fonction de la diminution de la température d’acclimatation en hiver, ce qui permet de pouvoir produire de la chaleur métabolique à des températures plus froides. Ils tolèrent donc des températures plus froides en continuant de produire de la chaleur interne.

Question 39

Expliquez le mécanisme d’endurance métabolique.

Answer 39

Certaines espèces vont augmenter leur capacité à maintenir un taux métabolique élevé pour produire de la chaleur sur une période prolongée. Ils augmentent donc la durée pendant laquelle ils gardent un taux métabolique élevé pour faire face à l’hiver.

Question 40

Expliquez le mécanisme d’acclimatation insulatrice.

Answer 40

Certaines espèces vont améliorer leur couche isolante avec l’aide de mues saisonnières par exemple. En perdant moins de chaleur, ces espèces utilisent moins d’énergie métabolique.

Question 41

Quelles sont les formes d’hypothermie contrôlée?

Answer 41

1. Hibernation (hiver)
2. Estivation (été)
3. Torpeur journalière (sur une courte période)

Question 42

Donnez un exemple d’hypothermie contrôlée.

Answer 42

Certains animaux abaissent leur température corporelle de quelques degrés au cours de l’hiver, mais des fois celle-ci demeure bien au-dessus de la température ambiante (c’est le cas de l’ours)…

Question 43

Comparez les taux métaboliques en hiver des renards acclimatés au chaud vs ceux acclimatés au froid.

Answer 43

Ceux acclimatés au chaud vont davantage augmenter leur taux métabolique que celui acclimaté en hiver ayant un pelage plus important.

Question 44

Décrivez ce qu’est l’hibernation.

Answer 44

On se laisse perdre de la température corporelle, on entre dans un état léthargique, pour sauver de l’énergie tout en évitant l’hypothermie. L’ours n’entre pas vraiment en hibernation, sa température ne baisse pas en bas de 30 degrés Celcius. On remarque que sa température corporelle est cyclique, elle descend et remonte à certains moments.

Question 45

Décrivez ce qu’est l’estivation.

Answer 45

Similaire à l’hibernation, elle survient lors de périodes chaudes. L’animal n’a donc pas à affronter la chaleur et la déshydratation.

Question 46

Décrivez ce qu’est la torpeur journalière.

Answer 46

Certains mammifères (chiroptères, rongeurs) et des oiseaux subissent une baisse de température corporelle durant une phase du jour seulement, peu importe la température ambiante. Ils entrent dans une léthargie cyclique.