Thermorégulation Renard polaire (Alopex lagopus)

Tolérance et résistance aux températures extrêmes Plan de travail Définitions Tolérance et résistance aux températures extrêmes Résistance aux températures extrêmement basses. 1- Antigels Mise en évidence des antigels 2- Déshydratation Métabolisme à très basses températures Thermorégulation Chez les Homéothermes 1: Les réponses comportementales 2: Les réponses physiologiques 2.1 La lutte contre le froid 2.2. Lutte contre la chaleur Chez les Ectothermes 2.1. Échangeurs thermiques des poissons 2.2. Organes thermogéniques spécifiques chez les poissons

Définitions Poïkilothermes: Les espèces qui sont incapables de réguler leur température interne, pour la garder constante. Homéothermes: Les espèces qui ont une températures corporelle constante. Ectothermes: Chaleur dérivée du métabolisme est faible. Endothermes: Les espèces, où la production de chaleur est suffisante Eurythermes: supportent assez bien des variations de température du milieu extérieur relativement larges. Sténothermes: ne supporteront que de très faibles variations.

Relation température corporelle (Tc) - activité métabolique (Am) chez un ectotherme pœcilotherme (A) et un endotherme homéotherme (B).

Tolérance et résistance aux températures extrêmes Résistance aux températures extrêmement basses. 1- Antigels Chez les espèces de poissons de régions froides tolérant des eaux entre -1,2 et -1,9 °C La formation des antigels glycopeptidiques est induite chez la plupart des espèces par une baisse de température et réprimée par son élévation Le rôle de ces antigels est d’empêcher la formation des cristaux de glace Les antigels circulent dans le plasma

Mise en évidence des antigels Les températures sont données en °C. * : espèces inféodées à l'antarctique. D'après DeVries, modifié (dans Gilles, 1980). Espèce Eau de mer Point de congélation   plasma total plasma dialysé Chaenocephalus aceratus * - 1,0 - 1,5 - 0,6 Myoxocephalus scorpius - 1,2 - 1,7 - 0,8 Pseudopleuronectes americanus - 1,4 - 0,7 Gadus ogae - 1,8 - 2,1 - 1,1 Trematomus borchgrevinki * - 1,9 - 2,7 - 1,3 Le plasma dialysé contient que le plasma et les éléments figurés du sang. Point de congélation du plasma sanguin de différents poissons antarctiques par rapport à la température de l'eau de mer extérieure

Métabolisme à très basses températures 2- Déshydratation Chez certains insectes et gastéropodes terrestres non tolérants au gel. Cette réduction importante de la teneur en eau intervient évidemment dans une diminution du point de congélation des liquides internes par augmentation des concentrations des substances en solutions Métabolisme à très basses températures Certains considèrent en effet qu'il pourrait ne plus y avoir d'activité métabolique du tout, d'autres envisagent par contre la persistance d'un métabolisme anaérobie extrêmement lent. L'accumulation de composés cryoprotecteurs (Il s'agit d'une série de composés de faible poids moléculaire glu- glycrole- sorbitol) : pour empêcher les effets déstabilisateurs d'une augmentation de concentration en ions inorganiques

Thermoregulation Chez les Homéothermes La thermorégulation est un processus complexe au bout duquel le bilan thermique, c'est-à-dire la différence entre la production et les pertes de chaleur est nulle. Chez les Homéothermes 1: Les réponses comportementales en ambiance chaude: Elles consistent à rechercher des endroits frais, à boire davantage, à diminuer son activité, en ambiance froide: Elle peuvent être largement anticipatrices (recherche d'abris sûrs, migrations, etc.) ou seulement conjoncturelles (abri de circonstance, vêture chez l'homme, etc.).

2. Réponses physiologiques 2.1. Lutte contre le froid 2.1.1. Limitation de la thermolyse Réduction du débit sanguin dans les différentes structures jouant le rôle de radiateur (cornes, queue, oreilles..) La majeure partie du sang veineux remonte par les veines profondes, ce qui assure une récupération de chaleur à partir du sang artériel Redistribution du sang

Température corporelle Le noyau (Température rectale) L’enveloppe (système isolant) Il est constitué des organes perfusés par le sang artériel dont la température est maintenue constante qui inclue la peau, les tissus cutanés et la graisse des tissus sous-cutanés.

La température rectale Animal Valeur moyenne (°C) Jument 37.8 Chameau 37.5 Vache 38.6 Mouton 39.1 Chèvre Porc 39.2 Chien 38.9 Chat Lapin 39.5 Poulet 41.7 Le tableau donne les températures rectales normales des animaux domestiques, Chez les animaux diurnes, la température maximale est observée en début d’après-midi alors que la température minimale est observée le matin. Ce rythme est inversé chez les animaux nocturnes.

Le système isolant Parmi les moyens dont disposent les animaux pour se refroidir ou se réchauffer, les variations de coloration des plumages ou des fourrures ou de leur épaisseur; les variations d’épaisseur de la couche hypodermique graisseuse

2.1.2. Augmentation de la thermogenèse La thermogenèse est la résultante de l'activité métabolique des différents tissus et organes. Elle est exprimée par la quantité de chaleur libérée au cours des réactions chimiques. Chez tous les animaux, la production de chaleur est due essentiellement aux métabolismes oxydatifs des aliments qu'ils ingèrent. La calorie (cal) est égale à 4.18J. Une calorie correspond à la quantité de chaleur nécessaire pour augmenter de 1°C la température de 1 gramme d'eau

L’augmentation de la thermogenèse soit d’origine mécanique (frisson thermique) soit d’origine métabolique (augmentation de la thermogenèse des tissus). (Adrénaline, thyroxine). Thermogenèse Thermogenèse de base: correspond à la production thermique minimum enregistrée chez l'animal au repos Thermogenèse facultative: Dans les conditions normales, l'animal se déplace, se nourrit, se reproduit; cela entraîne une thermogenèse supplémentaire qualifiée d'extrachaleur

2. 2. Lutte contre la chaleur 2. 2. 1 2.2. Lutte contre la chaleur 2.2.1. Réduction de la thermogenèse Dans la lutte contre la chaleur, l’animal peut réduire sa thermogenèse facultative (extrachaleur). Par exemple chez les ruminants, la prise de nourriture est réduite. 2.2.2. La thermolyse La thermolyse correspond à l’ensemble des déperditions d’énergie calorique. Les moyens de dissipation sont en nombre de quatre: Radiation, Conduction, convection et l’évaporation de l’eau

Augmentation des pertes par évaporation La thermolyse Facilitation de la thermolyse sensible Exp: le lapin et l’éléphant Augmentation des pertes par évaporation L’évaporation de l’eau est un processus efficace de refroidissement du corps, l’évaporation d’un gramme d’eau emporte 2400J Polypnée thérmique Sudation

Chez le chien, la fréquence respiratoire peut ainsi passer de 30-40 inspirations par minutes à 300-400. Les oiseaux qui n’ont pas de glandes sudoripares augmentent l’évaporation non seulement via la polypnée thermique mais également par un mécanisme appelé « gular flutter ».

Chez les Ectothermes 1: Les réponses comportementales Ectothermes possèdent des mécanismes physiologiques capables de maintenir localement une certaine température. 1: Les réponses comportementales Il s'agir de choisir les meilleurs endroits pour éviter les pertes et augmenter les gains de calories. Les serpents et les lézards, profitant du soleil sur des rochers Les poissons, changeant de profondeur en fonction de la température de l'eau Les animaux du désert, tirant profit du sable pendant la journée Les insectes, réchauffant les muscles de leurs ailes en produisant des vibrations

2: Réponses physiologiques Certains grands poissons peuvent garder une partie de leurs corps au-dessus de la température externe de 13°C 2.1. Échangeurs thermiques des poissons Le rete mirabile (dentelles de veines et d'artères accolées les unes aux autres). Ces structures sont localisées entre les muscles rouges servant à la locomotion et les branchies. Les artères amenant le sang froid venant des branchies et les veines emportant le sang chaud venant des muscles. Donc le sang sera réchauffé.

2.2. Organes thermogéniques spécifiques chez les poissons Les marlins et quelques grands poissons océaniques peuvent maintenir leur cavité crânienne à une température nettement supérieure à celle du milieu extérieur La production de chaleur nécessaire à ce système de thermorégulation vient du «rectus superior» au niveau de l’œil, dont les cellules ont perdu l'essentiel de leurs myofibrilles et sont bourrées de mitochondries. Ces organes sont par ailleurs largement irrigués pour permettre un transfert optimum de la chaleur produite vers les yeux et le cerveau.