Écophysiologie animale : vivre dans l'eau et vivre dans l'air

Thèmes abordés

Écophysiologie animale, vivre dans l'eau, vivre dans l'air, bases de la respiration, échangeurs respiratoires, osmorégulation, excrétion, rythmes biologiques, branchies internes, système trachéen des insectes, poumons des oiseaux, milieu aquatique, évolution, invertébrés marins, milieu aérien

Résumé du document

Globalement, les scientifiques sont d'accord sur un consensus pour une chronologie : il y a d'abord eu l'apparition de la vie dans le milieu aquatique,
puis une émergence vers le milieu terrestre. Ensuite, un retour secondaire vers le milieu aquatique, la plupart du temps les organismes ne peuvent pas être considérés comme aquatiques au sens strict car ils ont gardé une respiration aérienne. Cette transition s'est forcément accompagnée d'un bouleversement physiologique. C'est un milieu diffèrent d'après des variables physico-chimiques, principalement : une densité qui est en kg/L de milieu (unité de vol), 1L d'eau pure pèse 1kg alors que l'air pèse 1L = 0,0013kg. On a donc un rapport de 800/1, l'impact de cette différence est que milieu aquatique soutient mieux les organismes.

Les dépenses énergétiques pour maintenir la stature de l'animal sont alors moins importantes dans le milieu aquatique. La viscosité en cP est 1 pour eau alors qu'elle est de 0,0020 pour l'air, on a donc un rapport de 50/1 ce qui a une incidence sur l'énergie dépensée pour se déplacer, pour déplacer le milieu en lui-même (notion importante en respiration). La solubilité de O2 mmol.L-1.Pa-1 est de 1,36*10-8 pour l'eau alors que dans l'air elle est de 4,1.10-7, on a donc un rapport de 1/30. L'eau se dissout moins bien les gaz que l'air, le milieu aquatique enferme moins d'O2 que l'air. La solubilité CO2 est pratiquement un rapport de 1/1, la solubilité de ce gaz est la même dans les milieux donc l'eau renferme autant de CO2 que l'air à TC et P cst.

Extraits

[...] Dc phosphocréatine est présente, qd muscle se contracte, réserve d'ATP permettent d'assurer 6s de contraction musculaire. Puis prod de ATP par mito, du fait de teneur de voies biochimiques prend 30s, donc mito prod énergie après 30s. → Laps de temps où c musculaire a consommé réserves et pas assez d'énergie prod par mito, créatine phosphate va combler trou. Muscle consomme ADP, concentration d'ATP augmente → ATP + Cr. Système de la créatine utilisé pour les efforts explosifs (100m en course à pied, 50m en natation ou pour début de énergie musculaire) brefs et intenses. [...]

[...] Si jour long, prod de mélatonine va être restreinte sur une période courte dc concentration faible. Pdt période de nuit long, prod de mélatonine plus longue, concentration plus importante → cycle circadien dif suivant si en période de jours court ou long. Différence de prod de mélatonine qui indique à animal en quelle saison on se trouve. Si [mélatonine] forte en hiver, si faible en été → synchroniseur saisonnier Voie de synthèse de la mélatonine 37 Mélatonine prod à partir de sérotonine (prod a partir du tryptophane) HYD transformé en sérotonine, stocké ds glande , transformé pdt phase nocturne en N-Acé par enz qui est ANT. [...]

[...] Cas du rat du désert qui vit ds désert du Nouveau Mexique. TC expirée [...]

[...] Second gène est gène Bmal1 (brain and muscle ARN like prot expression rythmique au niveau des messagers et au niveau des prot, ds NSC et en périphérie. Ds NSC, pic d'ARN et prot la nuit. Ces deux gènes appartiennent à la superfamille des fact de BHLH, capacité des prot à se fixer à ADN par une boucle, de se dimériser. Une fois dimérisé, obtient des hétéro-dimères, en résulte un complexe qui peut reconnaître seq particulière de ARN qui est epsilon-Box, augmentation de act transcriptionnelle de ensemble des autres gènes horloge. [...]

[...] Clapet musculeux qui clôt poumons mais pas de diaphragme donc ne peut pas fonctionner. Utilise cav comme pompe à vélo, crée surpression qui va pousser air ds poumons → pompe à pression avec deux cav Tps du milieux, cycle ventilatoire vrai, on distingue phase inspiratoire de la phase expiratoire, on suit variations de pression dans cav, on peut regarder position de la glotte et celle des narines. On peut enregistrer act électrique ds muscles. Muscles abaisseurs augmentent volume de cav et muscles élévateurs diminuent volume. [...]