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Physiologie II > Acquisition de l'énergie > Flashcards

Flashcards in Acquisition de l'énergie Deck (32):
1

Acquisitions & Utilisations de l’énergie

• Acquisitions de l’énergie
 Autotrophie
 Hétérotrophie
 (mixotrophie)

• Utilisations de l’énergie
 Croissance
 Maintenance
 Reproduction

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Rôles de l’alimentation et la digestion

- Obtention de l’énergie
- Obtention des matériaux → Choix des nutriments et contrôle de la digestion
- Besoins nutritionnels spécifiques → Impact sur les stratégies d’alimentation

--> Optimisation de l’ingestion et de l’assimilation de l’énergie

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Microphagie suspensivore

Mode d'alimentation qui consiste à extraire des petites particules nutritives en suspension dans le milieu aquatique
> Petites particules ingérées : phytoplancton, zooplancton, excrétât, excréments
> ne concerne que des animaux aquatiques → « suspensivores »

Stratégie vastement répandue dans le Règne Animal
--> « Piégeurs » = processus de capture à l’aide d’organe spécialisé (ex: « tentacules »)
--> « Filtreurs » = circulation & filtration d’eau à travers un organe filtreur

Particules circulant par COURANTS D’EAU naturels ou provoqués (par l’animal)
> naturelle → eaux agitées
> provoquée → cils

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Suspensivores coloniaux: cas des Spongiaires

 Filtreurs
 Moteur principal: Effet Bernouilli
 Moteur secondaire: Choanocytes
 Ingestion par vacuoles phagocytaires

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Cas des Mollusques Bivalves - Microphagie suspensivore

Filtration d’eau à travers les branchies
 Branchies ciliées filtrent et dirigent les particules vers le sillon branchial
 Filtration permet la concentration des particules dans le cordon muqueux

Sillon branchial = site de concentration des particules agglomérées après filtration au sein du cordon muqueux

--> Importance du mouvement ciliaire
> progression du cordon muqueux

• Digestion extracellulaire
> Rotation du stylet cristallin = Abrasion sur une plaque de chitine à proximité du cordon muqueux
> Solubilisation des enzymes digestives du stylet cristallin = digestion des grosses particules

• Digestion intracellulaire
> digestion des petites particules dans les cellules des diverticules digestifs

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Cas des Vertébrés - Microphagie suspensivore

 Mâchoire inférieure aux bords développés
 Rostre incurvé
 Filtre (fanons, etc.)
 Langue volumineuse et charnue poussant l’eau hors de la bouche à travers le filtre
 particules alimentaires retenues dans la bouche

--> Convergence évolutive de la suspensivorie chez les Vertébrés

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Alimentation liquide

Mode d'alimentation qui consiste à ingérer des liquides nutritifs

3 différentes stratégies:
- Percement & Succion
- Incision & Léchage
- Succion

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Percement & Succion

Ex: Moustique, Sangsue

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Incision & Léchage

• Insectes (ex: Mouches): Pièces buccales spécialisées
 Mandibules tranchantes pour couper le tégument de l’hôte
 Labium large & spongieux pour collecter le liquide qui s’écoule de la plaie

• Vertébrés (ex: Chauve-souris vampires):
 Dents perforent la peau (bétail, humain)
 Salive (Anticoagulant & Analgésique)
 Langue pour collecter le liquide qui s’écoule de la plaie

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Succion

• Nouveaux-nés des Mammifères
• Insectes butineurs: Pièces buccales spécialisées
• Oiseaux butineurs
 Vol stationnaire: Articulation de l’épaule spécialisée
 Bec de forme optimale pour les fleurs exploitées
 Longue langue nervurée
--> spécialisations évolutives

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Macrophagie

Mode d'alimentation consistant à ingérer des particules de grande taille
Stratégie extrêmement répandue dans le Règne Animal
> la grande majorité des animaux...

Exigences structurales variées pour l’obtention des proies
– Appareil locomoteur → déplacements pour trouver les proies
– Pièces buccales, pinces, dentition, becs, griffes…→ capture, dilacération
– Venins & Toxiques → immobilisation des proies

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Cas des Mollusques - Macrophagie

Ex:
- Radula
- Bec des céphalopodes

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Autres cas d’Invertébrés - Macrophagie

Ex:
- Echinodermes
> Lanterne d’Aristote: les « dents » des oursins
- Arthropodes
> Pièces chitineuses spécialisées

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Cas des Mammifères - Macrophagie

Dents différenciées = spécialisées
• chez un même individu
• selon le régime alimentaire de l’animal

Dents non différenciées = peu spécialisées

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Cas des Oiseaux - Macrophagie

Les becs des Oiseaux sont aussi spécialisés que les dents des Mammifères

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Toxines : Attaques & Défenses chimiques

• « Course aux armements évolutifs »
capture et neutralisation de proies
défense contre les prédateurs

• Diversité des toxines dans le Règne Animal
– Toxines irritantes et/ou hallucinogènes
– Inhibiteurs d’enzymes digestives
– Agonistes endocriniens ou des neurotransmetteurs = Blocage de fonction(s)

• Inconvénients
– Coûts élevés de production des toxines
– Nécessité de stockage des toxines dans un compartiment « étanche »

• Attaques chimiques
> Utilisation de toxines incapacitantes facilitant Capture & Ingestion des proies

• Défenses chimiques
Exemple d’un insecte, le bombardier
> 2 compartiments abdominaux isolés contenant respectivement :
- Peroxydes & Hydroquinones
- Peroxydases & Catalases
--> l’expulsion simultanée de ces 2 contenus liquides produit une sécrétion chimique expulsée à 100°C avec laquelle il arrose ceux qui le menacent

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Classification fonctionnelle des modèles digestifs principaux

Digestion = ensemble des processus durant lesquels les aliments ingérés sont transformés (par hydrolyses enzymatiques) en nutriments utilisables

Réacteur = lieu où se déroule les réactions chimiques de la digestion

Diversité dans le Règne Animal = 3 grands types :
1. Modèle idéal de réacteur pas fournée
> La composition varie au cours du temps
Ex: Hydre

2. Modèle idéal de réacteur à flux continu brassé
> La composition stable ne change pas au cours du temps
Ex: Estomac de ruminant

3. Modèle idéal de réacteur à flux pulsé
> Composition uniforme stable au niveau d'une section, ne change pas au cours du temps en un point quelconque du réacteur
Ex: Intestin grêle

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Spécialisation des sections du tractus digestif

 Estomac : mécanique (+ chimique)
 Intestins : chimique (+ mécanique)
 Estomac monogastrique vs. polygastrique

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Digestion extracellulaire vs. intracellulaire

Avantages & Inconvénients
 Tailles des particules → Choix >

 Spécialisation des sections du tractus digestif → Efficacité >
 Mouvement unidirectionnel de l’alimentation

 Protection contre une alimentation de mauvaise qualité → Protection >
 Immunité mucosale
 Pas de changements de l’état interne

 Production d’enzymes digestives extracellulaires → Coût >

 Collaboration / Compétition possible avec des microorganismes → Coût < ou >

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Absorption des nutriments au sein du milieu hôte –
Forme libre

Absorption membranaire de nutriments provenant directement du milieu environnant

Stratégie répandue dans le Règne Animal
 Beaucoup d’Invertébrés aquatiques sous forme libre ou fixe

Mécanisme d’action
Transporteurs protéiques spécifiques dans le tégument des organismes
Compétition pour les nutriments avec les organismes voisins
 Affinité d’absorption > plus efficace

> Affinité intestinale de 1000 à 1000000 fois plus forte
--> L’absorption des nutriments du milieu par le tégument d’individus dans un milieu hôte est moins efficace que l’absorption par les cellules intestinales

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Parasitisme

Association durable entre deux organismes hétérospécifiques, profitable à l’organisme obtenant des nutriments aux dépens de l’organisme hôte

Exoparasitisme / Endoparasitisme
• Unicellulaires (ex: Plasmodium → paludisme)
• Pluricellulaires (ex: Ténia → ver solitaire)

> Nutriments diffusent directement dans le parasite (absorption membranaire)
> Simplification anatomique & morphologique des organismes parasites

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Exemple de la grande douve du foie

Caractéristiques
 Affecte le foie & canaux biliaires des Ruminants
> se nourrit de sang & cellules hépatiques
 Appareil digestif développé mais toujours simplifié
 Appareil reproducteur extrêmement développé

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Symbiose

Association durable et réciproquement profitable entre deux organismes hétérospécifiques

2 grandes catégories d’organismes symbiotiques
 Symbiotes intracellulaires & coelomiques
− Algue-Animal (ex: Bivalves & Organismes des récifs de corail)
− Bactérie-Animal (ex: Organismes des milieux riches en soufre)

 Symbiotes du tube digestif
− Fermentation microbienne (ex: Intestins)
− Actions enzymatiques (ex: Panse des Ruminants)

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Les organismes photosynthétiques – Symbiose

Zooxantellae (algue brune) & Zoochlorellae (algue verte d’eau douce)

Principes de l’association symbiotique :
 L’algue:
- reçoit l’azote de l’hôte
- est protégée contre le broutage
- libère de l’oxygène et des produits organiques (principalement glucides)
- maintient le sucrose dans ses cellules mais libère du maltose & glucose pour son hôte

 L’hôte:
- ses produits biochimiques stimulent la libération des glucides par les algues
- jusqu’à 90% de l’énergie & carbone utilisée peut provenir de ses symbiotes

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Cas des Zooxanthelles (Dinoflagellés symbiotiques)

Algue unicellulaire pouvant vivre en symbiose avec un polype (ou certains mollusques et méduses)
> La photosynthèse du dinoflagellé procure de la matière organique et de l'O2 au polype tandis que ce
dernier procure des nutriments et du CO2 au dinoflagellé
Voir diapo 42

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Les organismes chimioautotrophes – Symbiose

Principe: Exploitation des sources d’énergie peu conventionnelles (voire toxiques)
- H2S (sulfure d’hydrogene)
- CH4 (méthane)

Exemple d’association chimioautotrophe
 Pogonophores des cassures tectoniques:
- Pas de système digestif
- > 1.5 m de longueur
- Trophosome = tube de ~2 cm de diamètre
- Panache respiratoire riche en hémoglobine (rouge)
 Bactéries chimioautotrophes:
- Localisées dans le trophosome
- oxydation → obtention de l’énergie
- fixation du carbone → croissance
> matériel libéré contribue à la croissance de l’hôte

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Les organismes chimioautotrophes – Mécanisme

1. Absorption du CO2, O2et H2S au niveau du panache respiratoire
2. Liaison du CO2, O2et H2S à l’hémoglobine de grande taille
3. Transport vers les bactéries dans le trophosome (+ protection de l’hôte contre la toxicité)
4. Oxydation bactérienne du H2S (principal produit obtenu: le thiosulfate)
5. L’énergie libérée utilisée pour transformer les molécules de CO2 en molécules organiques
6. Ces sucres & acides aminés sont utilisés pour la croissance bactérienne
7. Les molécules organiques excédentaires sont absorbées par l’hôte

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Les symbiotes du tube digestif

Digestion de la cire d’abeille
 Groupe des Indicatoridae (oiseaux africains)

 Micro-organismes intestinaux
- Bactérie (Micrococcus cerolyticus)
- Levure (Candida albicans)

Digestion de la cellulose
 Invertébrés
- Blattes → cellulases endogènes (digestion partielle)
- Termites → bactéries flagellées (jusqu’à 45 espèces) + champignons

 Vertébrés
- Ruminants → flore du rumen (fermentations & actions enzymatiques)
- Non-ruminants → flore intestinale (coecum, colon)

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Digestion de la cellulose par les Ruminants

- Contenu stomacal = 25% poids de l’animal
- Rumen & Réticulum:
 Champignons (phycomycètes)
 Protozoaires
 Bactéries
10^5 - 10^10 individus / ml
 2 - 4 kg de cellules anaérobies

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Fermentations & Actions enzymatiques des Ruminants

 Rumination = Régurgitations périodiques
> fibres remachées pour les rendre plus accessibles aux micro-organismes
 Rôle central de la salive
 Fermentations microbiennes
 Acides organiques libérés couvrent ~70% des besoins énergétiques des Ruminants
 Protéines provenant des microorganismes symbiotiques morts → ~100g / j absorbé
 Recyclage de l’azote de l’urée
> Réabsorptions au feuillet
> Balance azotée équilibrée

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Symbioses chez les fermenteurs intestinaux

Caecotrophie = Production de caecotrophes
• fecès expulsées séparément (nuit)
• molles (entourées de mucus, peu de réabsorption d’eau)

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Coûts & Bénéfices de la symbiose

Généralités
 L’hôte : reçoit de l’énergie et des matériaux à partir d’un aliment difficile à digérer (ex: la cellulose)
 Le symbiote : reçoit un endroit protégé (température, pH, prédation…) ainsi qu’une source continue de carbone et d’énergie
 Le maintien de l’association peut nécessiter des compromis
ex: maintien potentiellement coûteux d’un milieu favorable au symbiote

Cas des symbiotes digestifs Ruminants
 L’hôte :
- reçoit de l’énergie et des matériaux à partir de la cellulose dégradée et des protéines provenant des symbiotes morts
- secrète beaucoup de salive (milieu tampon) et doit évacuer le méthane produit
 Le symbiote :
- reçoit un endroit protégé (température, pH) ainsi qu’une source continue de carbone et d’énergie
- très spécifiques et très dépendants de l’hôte