Homéothermie chez les animaux domestiques Partie 3 PL Toutain 2014 Ecole Nationale Vétérinaire de Toulouse

La lutte contre le froid

Stratégies de lutte contre le froid Augmentation de la thermogénèse Limitation des pertes par thermolyse Abandonner provisoirement le contrôle de la température centrale (hibernation)

Courbes de thermogénèse de différentes espèces de mammifères en fonction de la température ambiante

Modalités de l’augmentation de la thermogénèse Thermogénèse mécanique Augmentation du tonus musculaire Frisson thermique Thermogénèse chimique Foie, rein, cœur Tissu adipeux brun

Contribution à la thermogénèse des organes Muscle : 20% Rein : 10% Cerveau : 20% Foie, TD : 20% Cœur :13%

Le frisson thermique Commence par une simple augmentation du tonus musculaire Fines trémulations puis tressaillement à une fréquence de 7-13Hz D’abord pour les muscles antigravitaires (masséters: claquement des dents sauf le nouveau-né) Puis cage thoracique (grelottement) Généralisation à tous les muscles

Le frisson thermique : muscles antigravifiques Muscles rouges impliqués dans la posture mais peu dans les mouvements (pas de risque d’ataxie) et muscles assurant un métabolisme oxydatif (pas d’accumulation d’acide lactique)

Le frisson thermique : bases neurophysiologiques Cortex moteur Centre respiratoire (frisson inspiratoire) Formation réticulée Anesthésiques neuroleptiques Neurone pyramidal Muscle Système extrapyramidal Fibre sensitive annulospirale Fuseaux neuromusculaires Motoneurone alpha Motoneurone gamma

Frisson thermique 100% de l’énergie mécanique est transformée en chaleur Chaleur dégagée en périphérie plutôt que vers les organes vitaux

Thermogénèse chimique Mise en évidence Mesure de la VO2 chez des rats curarisés acclimatés ou non au froid Seuls les rats acclimatés augmentent leur VO2 Développement d’un tissu adipeux brun

Tissu adipeux brun Le tissu adipeux brun (ou graisse brune ou glande hivernale) est avec le tissu adipeux blanc l'un des deux types de tissu adipeux. Il est abondant chez les nouveau-nés Homme (23eme sem), mouton, veau, chat, rongeurs, lapin mais il est absent chez le porcelet. Sa principale fonction est d'assurer, grâce à la lipolyse de ses adipocytes, la thermogenèse chez les animaux qui hibernent, les nouveau-nés qui ne sont pas encore capables de frissonner et chez l’homme adulte en cas d’acclimatement au froid (plongeurs ne pouvant pas frissonner)

Le tissu adipeux brun Présent à la naissance chez les nouveau-nés sauf chez le porcelet Situé autour des grands troncs veineux

Localisation du tissu adipeux brun (TAB) Entre les scapula et autour des grands vaisseaux qui arrivent et repartent du cœur Réchauffement prioritaire du SNC Autour des reins et dans le mésentère chez les ruminants Chez les ruminants, la totalité du TA est brun à la naissance (2-3% du PV)

Tissu adipeux brun : structure Sa couleur brune (ressemble à du foie) est due à sa riche irrigation 20% du débit sanguin chez les animaux acclimatés au froid Innervation par le SN sympathique Adipocytes contenant des TG et riches en mitochondries

Lipolyse dans le TAB Lipolyse et dissipation locale de chaleur La température locale peut excéder de 6°C la température locale Lipolyse essentiellement adrénergique (Noradrénaline agissant sur des récepteurs bêta) Rôles des hormones thyroïdiennes, du cortisol et de la GH

Rôle du TAB Réveil chez les hibernants Acclimatement au froid chez les espèces de petite taille (rongeurs, lapin, chat..) et l’homme (plongeurs de perles)

Thermorégulation chez les nouveau-nés Les handicaps des NN Petite taille et rapport volume/surface défavorable Peu de phanères Immaturité du SNC

Le lapereau Le TAB assure 70% de la thermogénèse Rôle majeur du nid qui atteint 35°C

Le porcelet (1) Pas de TA (ni blanc ni brun) à la naissance Thermogénèse ne peut être augmentée que par frisson thermique et avec uniquement des glucides comme source nutritionnelle Circulation pulmonaire plus limitée que chez l’adulte TCI élevée: 35°C pendant les premières 24h et le métabolisme de sommet ne dépasse pas 2 fois le MB et la température létale est de 23°C avec mort en hypoglycémie La néoglucogénèse ne se développe qu’à 5 jours et le TA blanc commence à fonctionner après une semaine (température létale de 4°C)

Le porcelet (2) Les principales adaptations sont comportementales Position recroquevillé pour dormir Blotissement en groupe Chauffage des maternités Importance de la température de la zone de couchage

Comportement collectif d’épargne de la chaleur par blotissement (huddling) chez le porcelet

Réduction de la thermolyse Augmentation de l’isolation thermique Irrigation sanguine réduite vers les radiateurs Vasoconstriction périphérique Température des extrémités (pieds, queue, cornes, oreilles…) réduite Les extrémités du chat (queue, pattes…) sont froides

Réduction de la thermolyse: tronc Cas des mammifères marins et du porc (pas de fourrure) mais un double réseau vasculaire séparé par une épaisseur de tissu adipeux (lard hypodermique ou bardière). Le porcelet n’ayant pas de TA, il est vulnérable au froid

Réaction de chasse de Lewis dans les oreilles de mouton placé à -10°C La vasoconstriction qui diminue le débit sanguin dans l’oreille pour limiter la thermolyse pourrait entraîner une anoxie locale; pour obvier à ce risque, des chasses sanguines surviennent régulièrement pour irriguer l’oreille

Toisons & fourrures Barrière majeure à la thermolyse Sera fonction de la densité, de la longueur et de la structure du poil Densité: isolation thermique en °C/Mcal/par m² et par h: Toison de 1cm: 13, pelage de la vache: 4.6 et peau du porc: 1.2 (très faible densité pilaire de 320 par cm² contre 1000 pour le cheval) Longueur : isolation augmente avec la longueur Impossible pour les espèces de petit format Structure ouverte ou fermée de la toison

Adaptation au froid chez le chien de traineau Gradient de température dans l’épaisseur de la fourrure (70mm) chez un chien de traineau placé à -38°C

Toison ouverte ou fermée Fermée ou ouverte Adaptation à la pluviométrie, une toison fermée (mérinos) pouvant accumuler 3kg d’eau ce qui supprime ses qualités isolantes (la conductance de l’eau est 50 fois supérieure à celle de l’air) L’eau glisse sur les mèches d’une toison ouverte et suintante (ex: race masham UK)

Toisons et fourrures Structure du poil Poil d’hiver et poil d’été Poils d’hiver denses, longs, fins et sans canal médullaire Poils d’été moins denses, et avec canal médullaire (moins isolant) Deux poussées annuelles de poils Printemps, automne Contrôlé par la photopériode (rôle de la prolactine)

La lutte contre le foid

Piloérection Augmente les qualités isolantes du pelage Chez le veau, double l’épaisseur du pelage et augmente de 30% l’isolation thermique Muscles arecteurs

Rôle de la couleur Avantage du blanc pour les animaux vivants sur la neige Mimétisme Réflexion de poil à poil d’une partie des ondes électromagnétiques jusqu’à la peau qui sera réchauffée (ours)

Mécanismes comportementaux Migration ou hibernation Formation de colonies Caribou Posture

Comportement collectif d’épargne de la chaleur : formation de colonie

Adaptation morphologique du porc au froid et à la chaleur Ces 2 porcs sont issus de la même race mais le porc de droite a été acclimaté au froid et le porc de gauche à la chaleur