Osmorégulation et excrétion

La survie d'un organisme dépend pour partie de sa capacité à :

maintenir les concentrations en eau et en solutés de son milieu cellulaire.
se débarrasser des déchets métaboliques toxiques.

La diversité des environnements dans lesquels vivent les organismes à conduit à l'apparition de réponses différentes qui dépendent de de l'environnement.

Osmorégulation processus par lequel un animal régule et équilibre l'apport et la perte en eau.

Réguler l'apport et la perte pour que les cellules ne meurent pas en éclatant ou en se ratatinant.

Le maintien d'un milieu interne à un coût énergétique d'autant plus important qu'il est différent du milieu externe. Il dépend également :

de la surface d'échanges.
de la perméabilité des membranes.

Il existe deux manières pour maintenir un équilibre hydrique :

osmotolérance ayant la même osmolarité que leur environnement Régule leur osmolarité.
osmorégulation qui concernent plutôt les animaux qui vivent dans un milieu aquatique stable Concerne les animaux d'eau douce et terrestre.

Les invertébrés marins sont souvent de type osmotolérant.

Pour les Vertébrés marins osmorégulateurs, l'océan est un milieu déshydratant.

Example

Chez les chondrichtyen, le milieu intracellulaire est hyper-osmotique à cause de l'accumulation des déchets métaboliques comme l'urée qui ne sont pas éliminés de leur organisme. Il en résulte une entré d'eau qui est évacuée par leurs organes.

Pour les organismes dulcicoles milieu hypotonique ce qui provoque une entrée et une perte de solutés compensées par l'apport par la nourriture. Possède des cellules spécialisées transport actif pour maintenir une concentration.

Saumon est capable de modifier la taille des cellules sécrétrices de sel grâce à une hormone.

Milieu aquatique précaire animaux survivre à un asséchement grâce à un état

Hydrobiose état d'inactivité où l'organisme perd son eau.

Vivre en milieu terrestre

Les animaux terrestres sont menacés par la déshydratation. Un homme meurt lorsqu'il a perdu 12% de son eau. L'évolution a fait apparaitre des adaptations de type :

physiologique comme la cuticule chez les Insectes.
comportementales en favorisant par exemple l'activité la nuit.

Les pertes dû à l'évaporation, dans les selles et l'urine sont comblées par la respiration cellulaire et l'alimentation.

Chez les poissons, la régulation consomme en moyenne 5% de l'énergie totale.

Note

Au sein de groupes d'organismes l'évolution à sélectionner les individus avec la concentration qui minimise la différence avec le milieu ce qui contribuent à réduire la dépense énergétique.

Le maintien des concentrations de solutés se fait au sein de structures spécialisés comme les reins chez les vertébrés.

Insecte système ouvert le maintien se fait par l'hémolymphe.

Réguler diminuer en éliminant.

La régulation des composées des liquides corporels se traduit par l'élimination des déchets métaboliques. Cette fonction est notamment assurée par le système urinaire.

La régulation dépend du milieu très différents

Excrétion urine perméabilité sélective des membranes pressions hydrostatiques pression sanguine.

Le sang

Contraint le liquide à subir un processus de filtration.

Petites molécules grosses molécules retenues
Expulsé filtrat déchets azotés, ions, minéraux, AA

Filtrat transport sélectif

Processus de réabsorption des petites molécules (glucoses, ions aa hormones).

Diversité de système présent tous un réseau de tubules grands surface d'échanges système efficace.

Jusqu'à 30% structure appelée épithélium de transport échange contrecourant. H boit eau de M + grand volume d'eau sortie.

Les déchets azotés

Lorsque les AA sont dégradés ou transformés en sucre, il y a formation d'ammoniac (\(NH_3\)), un composé toxique qui inhibe la phosphorylation oxydative.

L'ammoniac est une substance peu soluble. Elle nécessite beaucoup d'eau pour être expulsée. Elle l'est :

par diffusion chez les espèces aquatiques. Par exemple, les poissons l'expulsent par les branchies.
convertie en substances moins dangereuses notamment chez les espèces terrestres comme :
- en urée chez les Mammifères.
- en acide urique chez les Oiseaux et les Reptiles.

Note

Certaine espèces semi aquatiques excrétent différemment en fonction de leur milieu comme la grenouille qui l'exécrète en l'ammoniac lorsqu'elle est dans l'eau et en l'urée lorsqu'elle est sur terre.

L'ammoniac est converti en urée au niveau du foie \(2NH_3 + CO_2\).

L'urée a une faible toxicité. Il peut être beaucoup plus concentré. Il nécessite 10x moins d'eau pour être expulsé mais sa formation a un cout énergétique important.

Chez les oiseaux, l'urée subit une deuxième transformation qui conduit à la formation d'acide urique, une substance insoluble qui peut être excrété sans avoir besoin d'être solubilité càd sans utiliser d'eau. En contre partie, ce processus a un cout énergétique bien plus important que pour former de l'urée. Ce mécanisme a permis l'apparition des œufs terrestres où durant son développement, l'embryon ne peut pas réaliser des échanges liquides avec son environnement. Cela permet de limiter la perte en eau.

Note

L'acide urique donne la couleur blanche des fientes d'oiseaux.

Hyper-osmotique dépend de la disposition des tubules

Note

Il existe une corrélation entre la longueur de l'anse et le milieu de vie.

pas dépend d'hormone antidiurétique cerveau 'hypophyse) hypothalamus récepteur surveillant

Réabsorber les molécules utiles.

Glomérule perméable qu'aux petites molécules La concentration en ses petites molécules est la même que celle du sang.
À mesure que le substrat passe dans les tubules, les substances se concentrent et la composition diffère de la composition du liquide interstitiel.

Des zones sont spécialisé :

Tubule contourné proximal. Il sert principalement à la réabsorption du \(Na^+\), du \(Cl^-\) et de l'eau. Il diffuse dans l'épithélium puis il est transporté activement dans le liquide interstitiel. L'entrée des charges est équilibrée par le transport passif du \(Cl^-\).

Note

C'est par l'entré du \(Na^+\) que l'eau est réabsorbée.

Maintien du pH. Les cellules de l'épithélium sécrètent des \(H^+\) et synthétisent l'ammoniac qui agit comme une base sur l'acidité.

C'est à partir de cette étape que la concentration des molécules dans le filtrat excrété sont différent de la composition du sang.

90% des \(HCO_3^-\) une molécule tampon.

Toxines traitées par le foie péritubulaire au liquide interstitiel puis passe l'épithélium par transport actif.

Anse du néphron contient de nombreuses aquaporines perméable a l'eau Pour que l'eau sorte du tubule et soit réabsorbée. Dans l'espace interstitiel, la concentration de molécule osmotiques hypertonique

Augmentation de la concentration en substance dans le filtrat.

Capillaire péritubulaire.

Ascendante de l'anse

La capacité des tubules à créer une urine hyper-osmotique par rapport

Néphrons :

corticaux s'avancent peu.
juxtamédullaire s'enfonce profondément dans le médulla.

La composition en molécules osmotiques peut être 4x plus concentré \(300 mosmol.L^{-1}\) 1200

Hyper-osmotique dépend de la disposition des tubules

Corrélation entre la longueur de l'anse et le milieu.

Hyper-osmotique trop de sels ou hypo 70 pas dépend d'hormone antidiurétique cerveau 'hypophyse) hypothalamus récepteur surveillant

L'ADH est une hormone sécrété au niveau de l'hypothalamus appelée hormone antidiurétique. Une augmentation de sa concentration augmente l'absorption d'eau au niveau des reins. L'alcool agit comme un inhibiteur de cette hormone.

Diurétique substance qui augmente le volume d'urine expulsé.

Molécule tampons du corps

Tampon	Formule brute	Eliminé	Autre
Phosphate inorganique		Urine	Présent dans le sang et stocké dans les os.
Bicarbonate		Respiration

Dans le cas où les systèmes tampons précédent ne sont pas suffisant, l'organisme utilise les groupements ionisables des protéines avec un pKa entre 4-5 et 9-10.

Le maintien du milieu interne

La régulation d'une variable se fait autour d'une valeur de référence qui peut varier au cours du temps. Des récepteurs permettent à l'organisme de mesurer sa valeur. En cas de dépassement de l'intervalle, l'organisme peut alors déclencher des mécanismes de rétro inhibition.

Une des régulations les plus importante est l'osmorégulation qui est le processus par lequel un animal régule l'apport et la perte en eau. Il évite que ses cellules ne meurent pas en éclatant ou en se ratatinant. Généralement la régulation passe par l'élimination. Le maintien des concentrations de solutés qui agissent sur les mouvements d'eau se fait au sein de structures spécialisés comme les reins chez les vertébrés.

À noter que le système urinaire chez les vertébrés n'est qu'une des nombreuses façons qui a émergé et a été sélectionné au cours de l'évolution par la sélection naturelle pour traiter les déchets métaboliques et assurer le maintien du milieu interne.

Le [[reins]]

Hyper-osomotique dépend de la disposition des tubules

Corrélation entre la longueur de l'anse et le milieu

pas dépend d'hormone antidiurétique cerveau 'hypophyse) hypothalamus récepteur surveillant

Réabsorber les molécules utiles.

Glomérule.

Perméable qu'aux petites molécules

La concentration en ses petites molécules est la même que celle du sang.

Tubule contourné proximal réabsorption

NA+ diffuse dans l'épithélium puis transporter activement dans le liquide intersticiel

Charge équilibrée par le transport passif du CL-

Rentrer du NA+ l'eau est réabsorbé

Maintien du pH

Les cellules de l'épithélium sécrètent des H+ et synthétise l'ammoniac qui agit comme une base sur l'acidité

A ce moment que les molécules a excrété sont plus concentré que dans le sang.

90% des \(HCO3^-\) une molécule tampon.

A mesure que le substrat passe dans els tubules, les substances se concentrent.

Toxines traitées par le foie péritubulaire au liquide interticiel puis passe l'épithélium par transport actif.

Anse du néphron aquaporine perméable a l\'eau

Pour que l'eau sorte du tubule et soit réabsorbé.

Dans l'espace interticiel, la concentration de molécule osmotiques hypertonique

Augmentation de la concentration en substance dans le filtrat.

Capillaire péritubulaire.

Ascendante de l'anse

Néphrons corticaux s'avancent peu

Juxtamédullaire profond dans le médulla

4x plus concentré 300mosmol/L 1200

Hyper-osomotique dépend de la disposition des tubules

Corrélation entre la longueur de l\'anse et le milieu

Hyper-osmotique trop de sels ou hypo 70 pas dépend d'hormone antidiurétique cerveau 'hypophyse) hypothalamus récepteur surveillant

ADH agit sur la perméabilité des canaux à l'eau appelé hormone antidiurétique attire l\'aquaporine augmente la réabsorption

Alcool inhibe ADH.