Cours 2 : Régulation hydrominérale

Question 1

Quelle est l’importance des fluides corporels?

Answer 1

• Les fluides peuvent constituer
  jusqu’à 60% de la masse chez
  un humain adulte (jusqu’à 95%
  chez certaines méduses)
• La composition des fluides
  corporels constitue
  l’environnement dans lequel les
  cellules et molécules
  fonctionnent

Question 2

Qu’est-ce qui compose les fluides corporels?

Answer 2

• L’eau constitue la matrice dans
  laquelle des ions sont dissouts
  La quantité d’eau peut affecter les
  volumes cellulaires et tissulaires

Question 3

Que contiennent les fluides corporels?

Answer 3

• Les fluides corporels contiennent
  des ions inorganiques ou sels ou
  électrolytes (ex. Na+, Cl- et K+)

Question 4

La composition ionique peut affecter quoi?

Answer 4

• La conformation 3D des enzymes et
  autres protéines
• Les gradients électriques des
  membranes cellulaires

Question 5

Quels sont les 3 types de fluides corporels?

Answer 5

Le liquide intracellulaire est séparé
du liquide interstitiel par les
membranes cellulaires
* Le liquide interstitiel est séparé du
plasma sanguin par l’endothélium
des capillaires
* Le plasma est prélevé pour étudier la
condition hydrominérale d’un animal

Question 6

Quels sont les 3 défis de l’environnement pour les animaux?

Answer 6

• Ne pas avoir assez d’eau
• Avoir trop d’eau
• Devoir éliminer des déchets

Question 7

Quelles sont les 2 stratégie pour faire face au manque d’eau? (milieu terrestre)

Answer 7

1. Rester hydraté
2. Tolérer d’être déshydraté

Question 8

Comment les animaux restent hydrater?

Answer 8

1. Chameau : bosse de gras : eau métabolique des lipides, peut abaisser sa température corporel pour moins suer, réduit eau dans excrément au max
2. Crapaud : demeure dans terrier afin d’éviter dissecation
3. Antilope : mécanisme de récupération de l’eau dans le nez, refroidit air et eau recondense

Question 9

Comment les animaux tolère d’être déshydrater

Answer 9

Entre en dormance ; permet de résister aux conditions abiotique défavorable, avantage écologique. Aussi, Daphné remplace eau dans cellule par des sucres lors de la dormance avant de s’enkyster pour résister.

Question 10

Que se passe-t-il lors d’un manque d’eau dans l’océan?

Answer 10

Eau a tendance à vouloir sortir des organismes marins pour ‘diluer” le milieux. Le mouvement de l’eau à travers la membrane semi perméable (comme celle d’une
cellule) crée une pression osmotique

Question 11

Quels sont les problèmes du manque d’eau des organismes marins?

Answer 11

• Eau salée (hyper-osmotique)
• Problèmes :
• Excréter les ions en surplus
  contre un gradient
  électrochimique
• Obtenir de l’eau contre un
  gradient osmotique

Question 12

Quels sont les problèmes de trop d’eau des organismes d’eau douce?

Answer 12

Eau douce (hypo-osmotique)
* Problèmes :
- Obtenir des ions
- Se débarrasser des surplus d’eau

Question 13

quels sont les 4 situations lors de l’ingestion de nourriture et d’eau?

Answer 13

• Relation prédateurs-proies
• Boire de l’eau salée…?
• Les plantes halophytes du désert
  représentent un challenge…
• La nourriture riche en protéines
  peut être déshydratante

Question 14

Comment les organismes ont répondu aux défis de l’environnement?

Answer 14

Les organismes ont répondu évolutivement aux défis de
l’environnement et ont ainsi colonisé de nouvelles niches
écologiques

Question 15

Que se passe-t-il entre 700-550 milions d’années?

Answer 15

Production d’un tissus éptihélial = limite passage eau salé + création fluide extracellulaire

Question 16

Que se passe-t-il suite à lévolution des chordés?

Answer 16

• Contrôle partiel de la composition ionique de fluide extracellulaire chez poissons cartilagineux
• Contrôle de la composition ionique et osmotique du fluide extracellulaire chez poisson
• Invasions de l’eau douce par poisson osseux

Question 17

Que se passe-t-il il y a 400 milion d’années?

Answer 17

• Invasion du milieu terrestre par les invertébrés (myriapode et arthropodes)
  -Invasion du milieu terrestre par les vertébrés (amphibiens)

Question 18

Que permet une meilleure régulation hydrominérale?

Answer 18

Régulation hydrominérale = diversification d’utilisation
des habitats

Question 19

Quelles sont les inovations cruciales à la diversification des habitats par les organimses?

Answer 19

• La progression de la séparation entre le milieu intra et
  extracellulaire
• Amélioration du contrôle de la composition ionique
  1. En eau douce et dans des milieux fluctuants
  2. En milieu terrestre

Question 20

Quels sont les 4 concepts pour la régulation hydrominérale?

Answer 20

-Structure et fonction des épithéliums
- Régulation ionique et osmotique
- Sources d’eau et de solutés
- Types de solutés

Question 21

Quelle est la fonction des épithéliums?

Answer 21

barrière que forment leurs
tissus épithéliaux avec
l’environnement externe

contrôler leur balance ionique et
osmotique dans des environnements
internes

Question 22

Qu’est-ce que le tégument?

Answer 22

Le tégument est un tissu biologique
situé à l’interface du milieu intérieur
et du milieu extérieur d’un
organisme

Question 23

Comment les animaux arrivent à limiter la perméabilité en eau des téguments?

Answer 23

1. En contrôlant le transport passif (aquaporines, varier nombre et expression)
2. En couvrant les surfaces externes
   d’une couche épaisse de molécules
   hydrophobes (mucus ou kératinocytes ou Stratum corneum ou cuticule)

Question 24

Qu’est-ce que les kératinocytes?

Answer 24

Les kératinocytes : cellules de la peau
des amphibiens terrestres et des amniotes
qui sécrètent des protéines et des lipides
modifiés (matrice extracellulaire
hydrophobe)

Question 25

D'où provient le stratum corneum?

Answer 25

Stratum corneum : couche additionnelle chez les amniotes formée de cornéocytes (kératinocytes modifiés) Imperméable à l'eau grande diversité de modification chez amniotes

Question 26

Qu'est-ce qu'une cuticule?

Answer 26

Cuticule des arthropodes qui recouvre la surface externe de l’organisme ainsi que la trachée et une partie du système digestif - Réseau complexe de molécules hydrophobes (molécule principale = chitine, un polysaccharide) - Assez rigide pour protéger l’anima

Question 27

Quelles sont les 4 propriétés des tissus épithéliaux qui affectent le mouvement des ions?

Answer 27

1. La fonction des cellules épithéliales dépend de la distribution asymétrique des transporteurs membranaires * Différents profiles protéiques pour les membranes apicales et basolatérales 2. Les cellules sont interconnectées par des jonctions serrées * Ceci crée une couche imperméable : peu de fuite entre les cellules 3. Différents types cellulaires composent le tissu épithélial * Cette diversité est extrême dans le système digestif 4. Mitochondries abondantes pour les dépenses énergétiques * Ce coût en énergie pour le transport des ions peut compter pour presque 50% du taux métabolique d’un tissus !

Question 28

Pourquoi l'hydratation est importante?

Answer 28

- Besoin de solubiliser un grand nombre d’ions et de métabolites nécessaires pour le fonctionnement cellulaire

Question 29

Qu'affecte un changement de la concentration d'Ions?

Answer 29

- La structure et les fonctions des macromolécules - Le volume des cellules (gonflement ou contraction) : mort cellulaire, bris des interactions intercellulaires, perturbation du flux sanguin

Question 30

Quels sont les 3 processus homéostatiques utilisés?

Answer 30

1. Régulation osmotique * Contrôle des gradients osmotiques par mouvement de solutés à travers les membranes, ce qui provoque le mouvement de l’eau dans les tissus * Aussi appelée régulation hydrique 2. Régulation ionique * Contrôle de la composition ionique des fluides corporels * Aussi appelée régulation minérale 3. Excrétion d’azote * Excrétion des produits du métabolisme des protéines (acides aminés)

Question 31

Quelles sont les 2 stratégies pour faire face au défis ioniques?

Answer 31

1. Ionoconformeurs - Contrôlent peu le profil ionique de leur fluide extracellulaire - Ces animaux sont généralement marins (cnidaires, ascidies, myxines) - Leur profil ionique ressemble à celui de l’eau salée (Na+, Cl- , Ca2+, Mg2+, etc.) 2. Ionorégulateurs - Contrôlent le profil ionique de leur fluide extracellulaire (chez la plupart des vertébrés)

Question 32

Quelles sont les 2 stratégies pour faire face aux défis osmotiques?

Answer 32

1. Osmoconformeurs - Osmolarité interne et externe similaires - Certains invertébrés marins (ex. mollusques) et vertébrés (ex. chondrichtiens) 2. Osmorégulateurs - Osmolarité interne constante en dépit de l’environnement externe - La plupart des vertébrés marins, les invertébrés et vertébrés d’eau douce

Question 33

Quelles sont les 2 stratégies de tolérance de changement d'osmolarité externe?

Answer 33

1. Sténohaline - Ne peut tolérer qu’une faible étendue de concentrations ioniques - Du grec « stenos » : « serré » 2. Euryhaline - Peut tolérer une grande étendue d’osmolarité - Du grec « eurus » : « large »

Question 34

Quelles sont les sources d'eau pour organismes?

Answer 34

* Liquides absorbés - Mais pas l’eau salée (sauf organismes adaptés) * Eau dans la diète - Eau trappée dans la nourriture (trouvée dans les tissus animaux et végétaux * Eau métabolique - Eau produite par une réaction catabolique. Ex. glucose:

Question 35

Quelles sont les 3 classifications de solutés?

Answer 35

Solutés perturbateurs - Solutés compatibles - Solutés neutralisateurs

Question 36

Qu'est-ce qu'un soluté perturbateur?

Answer 36

* Solutés perturbateurs - Perturbent les fonctions des macromolécules - Ions inorganiques (Na+, K+, Cl- , SO4 2- ) - Solutés organiques (acides aminés chargés, ex. arginine)

Question 37

Qu'est-ce qu'un soluté compatible?

Answer 37

* Solutés compatibles - Peu d’effets - Polyols (glycérol, glucose) - Acides aminés non-chargés (alanine, proline, etc.)

Question 38

Qu'est-ce qu'un soluté neutralisateur?

Answer 38

* Solutés neutralisateurs - Sont perturbateurs en soi mais peuvent neutraliser les effets d’autres solutés perturbateurs en combinaison - Ex. l’urée perturbe/diminue les interactions hydrophobes alors que les méthylamines (TMAO) les renforcent

Question 39

Quels sont les organismes les meilleurs adaptés à la vie sans eau?

Answer 39

Parmi les meilleurs à « trouver » de l’eau : - Un scarabée du désert cultive l’eau à partir de l’air Parmi les meilleurs à « retenir » l’eau : - Rat-kangourou du désert * Parmi les meilleurs à tolérer la déshydratation : L’escargot Helix, lors des saisons sèches, entre en dormance - Les nématodes en Antarctique peuvent réduire leur contenu en eau jusqu’à 98% * La championne pour tolérer la déshydratation : Artémie ! - Les embryons peuvent former des kystes qui résistent à la déshydratation pour plusieurs centaines d’années