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1

Les espèces hygrophiles :

qui sont restreintes aux milieux humides et environnements riches en eau (vers de terre, limaces, la plupart des amphibiens et les crabes terrestres)

2

• Les espèces xérophiles :

qui sont capables de vivre dans des milieux secs et environnements pauvres en eau (mammifères, oiseaux, reptiles, insectes...)

3

Ces deux groupes se distinguent selon la rapidité avec laquelle ils deviennent dans le trouble, dans les environnements ... 🡪 les espèces ... s’en tiennent moins bien.

sec
hygrophiles

4

Quelle est la principale cause de perte d’eau chez les animaux terrestres?

-L’évaporation par la peau

5

Qu'est ce qui restreint les espèces hygrophiles aux habitats humides?

• Ils ont généralement une peau perméable à l’eau.

(Alors que les sp xérophiles ont une peau très imperméable à l’eau)

6

Chez la majorité des espèces xérophiles, il y a .... (2)qui vont être responsable de créer cette imperméabilité.

des couches lipidiques et des couches de kératine (stratum, corneum)

7

Certains exosquelettes peuvent être très perméable à l’eau aussi 🡪 ce sont vrm ... qui vont faire une grande différence.

les couches de lipides

8

Par ex. si on augmente la température d’un insecte, la perméabilité à l’eau augmente, entre-autre parce qu’il y a ... dans ...

- une réorganisation des lipides
-le tégument

9

Dépendamment des espèces, il y a aussi des ... qui vont être activées et qui vont jouer un role sur le taux d’évaporation. Mais, le phénomène de .... est universel alors que la présence de glandes sudoripares ne l’est pas.

-glandes sudoripares
-réorganisation des lipides dans le tégument

10

....correspond au moment où les lipides « fondent »

La température de transition

11

Qu'est ce qui entraîne des différences de résistance à la perte d’eau par la peau chez les espèces xérophiles?

-La composition en lipides dans le tégument varie.
(Des différences structurales et quantitatives peuvent également exister)

12

V ou F
La composition en lipides du tégument peut même varier entre les populations d’une même espèce

Vrai, cela peut donner des différences significatives entre les populations sur leur physiologie hydrique)

13

Les pertes d’eau par évaporation chez les
animaux terrestres dépendent (la composition lipidique du tégument) aussi de : (3)

1. La fonction des organes respiratoires (respiration cutanée vs. pulmonaire ou « interne »);
2) La température et son effet sur la quantité de vapeur d’eau
contenue dans l’air;
3) La taille corporelle de l’animal (ex. au sein d’un même groupe phylogénétique)
4) Le groupe phylogénétique de l’animal

14

La température de transition

....correspond au moment où les lipides « fondent »

15

La plupart des espèces xérophiles vont avoir des membranes respiratoires ...

invaginées ou internes

16

Lorsque l’air est saturé en vapeur d’eau, la quantité de vapeur d’eau dans l’air va ... avec la température

augmenter

17

Un mammifère qui inhale de l’air à 20°C saturé en eau et l’envoie dans ses poumons à 37°C et que cet air demeure saturé en eau = ... lorsque l’air est expiré sans modification

perte d’eau du corps de l’animal

18

-Donc + l’air est chaud, + il peut contenir de vapeur d’eau (l’air peut contenir de ...% de vapeur d’eau supplémentaire pour une hausse de T°C de ...)

5 à7
1°C

19

-L’air est frais, il rentre dans un endroit plus chaud, ça ... en vapeur d’eau et est expiré sans modification🡪 il y a alors une ... nette d’eau

gagne
perte

20

Pour un même groupe phylogénétique (des oiseaux) 🡪 plus l’animal est petit, plus il va y avoir de ... contrairement aux grands oiseaux.
Cmt on explique ceci ? à cause de ...(2)

-perte d’eau,
-la relation taille et taux métabolique

21

Les animaux les plus grands ont, par unité de ..., un métabolisme plus ... que ceux de petite taille : leur .... proportionnellement moins importante (le rapport ... diminuant avec la taille) se traduit par des pertes d'énergie relativement moindres.

-masse corporelle
-faible
-surface corporelle
-surface/volume

22

La musaraigne va brouter une ... qté d’herbes que le rhinocéros dans la semaine.
-Mais si on compare la qté broutée avec la taille de l’animal, c’est 5 fois plus élevée que la musaraigne en 1 semaine, alors que pour les rhinocéros, va brouter la moitié de son poids en 1 semaine aussi

-plus petite

23

Les petits oiseaux perdent plus d’eau par la peau car ils ont une surface plus grande que le grand oiseau par rapport à son volume. Ils perdent également + d’eau par la respiration car ... 🡪 DONC la perte d’eau est + important parce qu’il y a un rapport surface/volume + important et aussi parce que le taux métabolique étant + élevé, la respiration l’est aussi pour maintenir ce métabolisme.

ils ont un métabolisme + élevé et donc ils respirent + rapidement que les grands oiseaux pour maintenir leur métabolisme + élevé

24

Les groupes d’espèces hygrophiles comme les ... ont une plus grande évaporation (perte) par rapport à des groupes d’espèces xérophiles de ..

amphibiens
taille similaire

25

En gnrl les mammifères se rapprochent des reptiles, mais quand même les pertes d’eau par évaporation sont ... parce que les mammifères ont un métabolisme plus élevé que celui des reptiles.

+ élevées

26

Les ... vont perdre + d’eau chez les invertébrés parce qu’ils sont très petits donc rapport surface/volume énorme

isopodes

27

La perte d’eau par excrétion dépend de : (2)

•La capacité des organes excréteurs à concentrer l’urine.
• La quantité de solutés à excréter

28

Comme les animaux aquatiques, les animaux terrestres vont devoir moduler ... (3) de leur urine

La concentration, la composition et le volume

29

Deux façons de limiter les pertes d’eau par l’urine :

(1)Concentrer l’urine;
(2)Réduire la quantité de solutés dissouts et excrétés dans l’urine.
(- on a de solutés à dissoudre dans l’eau pour s’en débarrasser – on va éliminer d’eau.)

30

V ou F
Certaines espèces hygrophiles sont capables de produire une urine hyperosmotique par rapport à leur plasma sanguin

Vrai, SAUF QUE **La plupart*** des espèces
hygrophiles sont **incapables** de
produire une urine
hyperosmotique par rapport à
leur plasma sanguin

31

V ou F
Tous les groupes xérophiles
sont capables de produire une urine hyperosmotique par rapport à leur plasma sanguin

Faux, seulement les groupes xérophiles d’insectes, de mammifères et d’oiseaux en sont capables. Les reptiles sont donc incapables de produire une urine hyperosmotique par rapport au plasma.

32

V ou F
C'est grâce à leur ancêtre commun que les groupes xérophiles d’insectes, de mammifères et d’oiseaux sont capables de produire une urine hyperosmotique.

Faux, c'est une analogie (inverse de homologie), ils ont acquis cette capacité de 3 façons indépendantes. Cette capacité s’associe au fait de vivre dans des milieux pauvres en eau.

33

-La première stratégie (= concentrer l'urine) pour les limiter les pertes d'eau par urine, chez les ...., diminue avec ...
-De plus, pour une *mm taille*cette capacité est meilleure :
(1) chez.... que chez ...
(2)chez.... que chez ..., probablement car ...

-mammifères
-la taille (les plus petits mammifères perdent plus d’eau donc concentrent plus leur urine).
-des sp du désert
-des sp des milieux moins arides
-mammifères
-oiseaux
-les oiseaux ont une glande à sels

34

2. Réduire la quantité de solutés dissouts et excrétés dans l’urine:
• Une façon de réduire la quantité d’eau nécessaire pour l’excrétion est ...
Ex: Produire une urine semi-solide🡪 processus connu chez les oiseaux

d’incorporer les déchets métaboliques solubles dans des composés chimiques insolubles,

35

Produits du catabolisme: Les sp doivent éliminer CO2, H2O et déchets azotés:
A.CO2 s’élimine par la ..., par la ....
B. L’eau s’élimine par ...., par ..., et des fois ça devient incorporé dans le corps.
C.Les déchets azotés =produits du catabolisme des protéines et des acides nucléiques= sont + ou – toxique = ne peuvent être stockés.

respiration
peau
évaporation
l’urine

36

Ex. ammonium toxique
• Doit être excrété en solution diluée
(résulte en perte d’eau)
• Émergence de stratégies alternatives :
(2)🡪 Dans les stratégies alternatives, l’une n’exclue pas l’autre.

- Obtention de déchets stockables en plus grande quantité
- Production de déchets azotés encore moins toxiques par un processus qui demande de l’énergie

37

Chez l’humain on produit de ... qui provient de la dégradation des protéines et de ... qui provient de la dégradation des acides nucléiques 🡪 ce sont es 2 déchets *principaux* produits chez l’humain. Donc les espèces peuvent produire + d’un déchet.

-l’urée
-l’acide urique

38

Les déchets azotés proviennent en grande majorité du catabolisme des protéines ou des a. nucléiques?

95% des déchets azotés proviennent du catabolisme des protéines, donc ce sont surtout les protéines qui sont problématiques un peu moins les acides nucléiques.

39

Ammoniotèles

- Animaux qui excrètent de l’ammonium (NH4)+ et ammoniac (NH3)

40

Uricotèles

- Animaux qui excrètent de l’acide urique (un truc cycle avec 4 N)

41

Uréotèles

- Animaux qui excrètent de l’urée (Une molécule av 1C, 1O, 4H et 2N)

42

Quel stratégie entre ammoniotèle ou Uricotèle excrète un produit plus toxique?

Ammoniotèle

43

Quel stratégie entre ammoniotèle ou Uricotèle excrète un produit qui coutent plus en énergie?

Uricotèle

44

La stratégie pour se débarrasser des déchets azotés varie en fonction de l’environnement
- Animaux ...:
ammonium
- Animaux ...: urée et acide urique

aquatiques
terrestres

45

- Animaux qui excrètent de l’ammonium (NH4)+ et ammoniac (NH3)

Ammoniotèles

46

On trouve principalement les ammoniotèles dans les milieux aquatiques, donc les .... marins, les invertébrés d’eau ..., mollusques !aquatiques!, cnidaire, nématode, ***...***(qui produisent de l’urée pour l’accumuler dans leur corps pour une régulation osmotique), agnathe, ** ... d’amphibiens***, etc (tableau D-26)

invertébrés
douce
chondrichtiens
larves

47

Pour les ... on retrouve les 3 stratégies : Ammoniotèles; Uricotèles et Uréotèles

Vertébrés

48

• Certaines sp d’un
groupe donnée utilisent une autre stratégie pour se débarrasser des déchets azotés:
- ....
- ... (=ancêtre des arthropodes!À VERIFIER!) est uréotèle

-Certains poissons osseux sont uréotèles (alors que la majorité des espèces aquatiques sont ammoniotèles)
-Le coelacanthe

49

- Animaux qui excrètent de l’acide urique (un truc cycle avec 4 N)

Uricotèles

50

Différentes stratégies chez les animaux pour se débarrasser des déchets azotés: Certaines sp sont
différentes durant leur
*développement*:
- Ex. la plupart des amphibiens sont ... au stade ... et ... au stade ...
-Ces stratégies varient en fonction de l’environnement puisque les larves se dvlp en milieu aquatique

-ammoniotèles-
l-larvaire (enzymes nécessaires à la synthèse de l’urée vont avoir une activité très faible voire quasi nul au niveau des
(larves
uréotèles-
adulte-

51

- Animaux qui excrètent de l’urée (Une molécule av 1C, 1O, 4H et 2N)

Uréotèles

52

Ammoniotèles
• Stratégie « ancestrale »
• Désavantages:
1) Très toxique (doit être excrété rapidement à mesure qu’il est formé par le catabolisme); peuvent affecter des fonctions neuronales même en qté faible
2) ...
• Avantages
1) L’ammonium est ...
(Les seules sp qui utilisent cette stratégie en milieu terrestre le font sous forme de gaz)
2) Peu coûteux énergétiquement (le – couteux des 2 autres stratégies)

-Demande une grande quantité d’eau pour l’excrétion
-très soluble dans l’eau

53

Ammoniotèles:
Sites d’excrétion : (2)
• Mécanismes différents:
- ... à un rythme modéré
- L’ammonium passe par ...

-branchies et surface du corps
-Diffusion passive à travers la membrane
-les échangeurs spécifiques

54

• Si un animal terrestre voulait excréter de l’ammonium sur terre, il devrait ... et ...

-l’excréter par de grandes quantités d’eau
-à chaque fois que de l’ammonium est produit

55

La sécrétion d’acide urique:
• Avantages: ... (2)
• Désavantage - ++ coûteux énergétiquement

- Peu toxique même lorsque accumulé;
- Minimise les pertes d’eau (il va juste être emmagasiné avec des solutés qui sont non dissous)

56

Uricotèles :
- Minimise les pertes d’eau pour 2 raisons: ...

(a. urique va juste être emmagasiné avec des solutés qui sont non dissous)

1) Pas soluble dans l'eau (diminue perte d'eau tout en excrétant les déchets);
2)Il est excrété sous forme de cristaux blancs anhydriques

(Pas besoin d’utiliser l’eau pour l’excréter car il n’est pas soluble 🡪 donc on a des urines semi-liquides)

57

• Avantages de la faible solubilité de l’acide
urique :
- Lorsque la production d’urine doit être arrêtée, les uricotèles peuvent ...
- Cela ne fait pas augmenter ...

-stocker leurs déchets azotés
-la concentration des fluides corporels

58

Uricotèles :
• Désavantage = ....
- Cascade de production énergétiquement coûteuse
- Cascade aussi utilisée pour le métabolisme des ... (...)

-demande beaucoup
d’énergie
-nucléotides
-purines

59

Uricotèles :
-PRPP (+ 5ATP) = IMP +!.....! =!AMP! =Xanthine=Urea

ou

-PRPP (+ 5ATP) = IMP +!.....! =GMP= =Xanthine=Urea

GTP
ATP

60

Autre produit d’excrétion de la famille
de l’acide urique =

la guanine

61

La guanine= déchet azoté principal chez les ... (... et ...)
• Processus qui n’utilise pas d’eau

-arachnidés terrestres
-scorpions
-araignées

62

Quelle est la stratégie la plus couramment retrouvée chez les animaux terrestres?

L’urécotélie

63

Uricotèles:
• Vertébrés : (4)

-oiseaux, lézards, serpents, certaines tortues

64

Uricotèles:
• Invertébrés :
1. ... (a. urique ou ... ou ...);
2..... (a. urique);
3. ...(guanine)

-insectes
- allantoine
-acide allontoïque
-escargots
-arachnidés

65

Évolution ....: la production d’acide urique pour évacuer les déchets azotés a évolué plusieurs fois de façon indépendante chez les invertébrés et vertébrés.
-Probablement du au fait que ....

-convergente
-la cascade qui mène
à la synthèse d’acide urique existe chez tous les animaux indépendamment de la production de déchets (=une cascade universelle de synthèse des purines)

66

Est ce que l'être humain produit de l'a.urique?

Oui, tous les primates excrètent de l'a. urique 5% de la production de déchets azotés = a.nucléiques

67

Exemple de production d’acide urique chez des « non-uricotèles »:
Un surplus dans le sérum (=la production d’acide urique est relativement élevée) qui précipite dans les articulations est la cause de la ...

maladie de la goutte

68

Exemple de production d’acide urique chez des « non-uricotèles »:
Une mutation qui rend l’enzyme ... ... est commune à tous les primates

uricase inactive

69

Uréotèles : urée
• Deuxième stratégie apparue en milieu terrestre.
• L’urée est le produit d’excrétion des .... ainsi que certaines sp d’autres lignées (ex. ...).
• Quelques espèces de ... et de ... sont uréotèles

-mammifères
-amphibiens terrestres adultes
-vers plats
-vers de terre

70

Uréotèles :
• Avantages: ... (3)

1- Peu toxique comparée à l’ammonium (donc niveaux en circulation peuvent être plus élevés)
2- Plus coûteuse à produire que l’ammonium mais moins que l’acide urique
3- !Hautement soluble dans l’eau! et diffuse à travers les membranes

71

Uréotèles :
• Désavantages :...

- Excrétion nécessite de l’eau (mais moins que pour l’ammonium)
- L’urée est un soluté perturbateur

72

Mm si l’ammoniac est + toxique, le fait que l’urée soit ... explique que l’ammonotélie est + répandu chez les espèces animales.

perturbatrice

73

Production de l’urée pour une autre raison :
• Le ... utilise l’urée comme ... pour aider à l’osmorégulation en milieu marin. Comme chez le ..., mais sauf que celui est ammoniotèle alors que le ... est uréotèle

-coelacanthe
-osmolyte
-requin
-coelacanthe

74

Production de l’urée pour une autre raison:
• Les ... excrète de l’urée parce que celle-ci interfère avec la capacité des prédateurs de retrouver le crapaud à l’aide de leurs ... Toutefois, celui-ci reste ....

-crapauds de mer
-chémosenseurs
-ammoniotèle

75

Production d’urée:
• Produite par la cascade du cycle de ...: plusieurs enzymes et des transporteurs de substrats à travers la membrane ...

-l’ornithine-urée
-mitochondriale

76

Production d’urée nécessite .. ATP.

5ATP, (dont 4 à partir du mitochondrie et une à partir du cytoplasme directement.)

77

Nommez de quelle stratégie d'excrétion de déchets azotés s'agit-il?
-Un grand besoin en eau et un faible coût énergétique

Ammoniotèles

78

Nommez de quelle stratégie d'excrétion de déchets azotés s'agit-il?
-Un faible besoin en eau et un grand coût énergétique

Uricotèlie

79

Nommez de quelle stratégie d'excrétion de déchets azotés s'agit-il?
-Un besoin en eau modéré et un coût énergétique modéré

Uréotèlie

80

Pourquoi les mammifères ne sont pas tous uricotèles?
• Inconnu
• Les vertébrés les plus anciens avaient déjà les gènes qui codent pour les enzymes du cycle ...
• Ceux qui sont .... expriment
ces gènes
• Piste de recherche : le rein des mammifères est le champion de la concentration de l’urée (cause ou conséquence...???)

-ornithine-urée
-uréotèles (mammifères)

81

V ou F
Le mode d’excrétion peut varier avec les conditions environnementales?

Vrai on a vu 3 exemples:
- Le tilapia du lac Magadi
- Le dipneuste
- L’escargot « apple snail »

82

....:
• Lac salin Magadi (pH élevé-alcalin) au Kenya
• La diffusion du ... est très inefficace dans une eau si alcaline
• il est uréotèle et excrète l’urée produite par ....

-Tilapia du lac Magadi
-NH3
-ses branchies

83

...:
• Les dipneustes peuvent survivre à des périodes de sécheresse en estivant dans un cocon de mucus
• Il faut donc modifier la stratégie d’excrétion des déchets
• Ils passent de l’ammoniotélie à ... lorsque... Ils peuvent ainsi ....

-Dipneustes Protopterus
-l’uréotélie
- leur milieu s’assèche
-accumuler plus de déchets azotés dans leurs tissus

84

....:
• !Amphibie!
• Passe d’un mode à l’autre selon l’environnement:
- Eau = ...
- Terre = ...

-Escargot « indian apple snail »
-ammoniotèle
-uricotèle

85

... (3) ont pour fonction fondamentale de réguler la composition des fluides extracellulaires/plasma en enlevant de l’eau, des ions et autres solutés d’une manière contrôlée

Les reins;
Les branchies et
Les glandes à sel

86

Les reins, les branchies et les glandes à sel ont pour fonction fondamentale de
... en .... de 1)l’eau, 2)des ions et 3)autres solutés d’une manière contrôlée

-réguler la composition des fluides extracellulaires/plasma
-enlevant

87

On peut analyser par exemple les effets du rein sur la composition du sang en comparant ce qui .... à ce qui ...

-entre dans le rein (plasma, P)
-en sort (urine, U)

88

Ratio U/P = ...

-Pression osmotique de l’urine
sur
-Pression osmotique du plasma

89

• Production d’urine ... au plasma
- (U/P = 1)
- Ne peut pas changer la P.O. (pression osmotique) du
plasma

isoosmotique

90

• Production d’urine ...
- (U/P < 1)
- ....

-hypoosmotique
-Aide à la régulation osmotique lorsque le plasma est
dilué et la P.O. du plasma doit être augmentée

91

• Production d’urine ...
- (U/P > 1)
- ....

-hyperosmotique
-Ce que l’on trouve souvent chez les animaux terrestres
qui doivent conserver l’eau