THERMORÉGULATION, biologie

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Les températures corporelles compatibles avec une vie active des animaux sont comprises entre − 2 0C et + 50 0C. La température la plus basse correspond à celle des eaux polaires où vivent de nombreux poissons et invertébrés, à − 1,8 0C (soit la température de congélation de l'eau de mer). À l'autre extrémité, on trouve les sources chaudes où vivent quelques rares animaux à + 50 0C. Au-delà de ces limites, certains animaux peuvent au mieux survivre, dans un état inactif.

Alors que les oiseaux et les mammifères maintiennent leur température constante ou presque constante, indépendamment des variations extérieures, la plupart des autres animaux, en particulier ceux qui vivent en milieu aquatique, ont une température corporelle égale à celle du milieu dans lequel ils vivent.

Comment classer les animaux ? Les appellations animaux « à sang chaud » (les mammifères et les oiseaux) et « à sang froid » (tous les autres animaux), bien que familières, sont insuffisantes, car où donc placer un poisson tropical ou un lézard qui se chauffe au soleil ? Les termes poïkilothermes (animaux à température variable) et homéothermes (animaux à température constante) sont plus acceptables, encore qu'ils souffrent eux aussi d'une certaine imprécision : en effet, un poisson des profondeurs qui passe sa vie dans une eau à température constante a une température corporelle qui ne varie pas, et on devrait donc le classer parmi les homéothermes. Or ce terme est réservé aux oiseaux et aux mammifères, dont certains représentants ont, en revanche, durant leurs périodes d'hibernation, une température corporelle qui peut s'abaisser à quelques degrés seulement au-dessus de zéro et suit alors les variations du milieu ambiant. On utilise le qualificatif « hétérothermes » pour décrire les animaux qui, à certaines périodes de leur vie, ont une température corporelle élevée et constante, et qui, à d'autres, se comportent comme des poïkilothermes.

Les homéothermes ont un métabolisme élevé. Ils maintiennent leur température constante lorsque la température externe diminue, tandis que les poïkilothermes se refroidissent et deviennent de moins en moins actifs. Il y a certes des exceptions, comme le lézard qui, en se chauffant au soleil, peut avoir ainsi une température corporelle très supérieure à celle de l'air ambiant. Ces deux cas diffèrent toutefois car, dans le premier cas, la source de chaleur, qui est liée au métabolisme de l'animal, est interne (on dit que l'animal est endotherme), tandis que, dans le second cas, la source de chaleur est externe (l'animal est alors dit ectotherme – lorsque la chaleur provient du soleil, on peut parler d'animal héliotherme).

Dans une certaine mesure, les catégories « animal à sang froid », poïkilotherme et ectotherme, se recoupent largement, de même que celles d'« animal à sang chaud », homéotherme et endotherme. Ces termes ne sont toutefois pas réellement synonymes, et leur recouvrement n'est pas total. Nous aurons l'occasion de voir des animaux dont le comportement ne permet pas de les placer si simplement dans l'une ou l'autre de ces catégories.

Les effets de la température

Température et métabolisme

Les changements de température affectent l'ensemble des processus physiologiques. Dans certaines limites, toute augmentation de température accélère la plupart des réactions enzymatiques. Il est classique de mesurer ces effets sur la consommation d'oxygène (R) de l'animal, qui représente une bonne expression de son activité métabolique. Dans la zone des températures supportées par les animaux, la consommation d'oxygène augmente de façon exponentielle avec la température corporelle. Le facteur d'accroissement observé (R2/R1) pour une augmentation de température (T2 − T1) égale à 10 0C est appelé le Q10. Ce Q10 a une valeur comprise entre 2 et 3. Cette notion est d'un usage classique pour tous les processus affectés par la température.

Température corporelle et variation du métabolisme

Diaporama : Température corporelle et variation du métabolisme

En a, chez un animal poïkilotherme, le métabolisme (apprécié par la mesure de l'intensité respiratoire R) varie de façon exponentielle en fonction de la température corporelle. Une représentation semi-logarithmique permet de linéariser ces variations. En b, l'acclimatation permet de... 

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Les températures extrêmes supportées

Les températures varient beaucoup selon les espèces : certaines (animaux sténothermes) ne peuvent vivre que dans une gamme restreinte de températures ; d'autres, au contraire (animaux eurythermes), subissent sans dommage de grandes variations. La sensibilité d'un animal varie selon son stade de développement ainsi que selon la température à laquelle il est élevé, appelée température d'acclimatation. Dans la définition des températures extrêmes supportées, il convient de plus de distinguer les températures auxquelles le cycle de développement de l'animal peut se dérouler, et celles qui ne permettent que sa survie. Dans le second cas, la détermination de la température létale implique de fixer arbitrairement un paramètre supplémentaire, qui est le temps d'exposition à cette température : ainsi, une forte température peut être supportable pendant quelques minutes, mais mortelle après plusieurs heures.

La tolérance aux fortes températures

On ne connaît pas d'animal capable de réaliser son cycle de développement au-delà de 50 0C, car les stades précoces du développement sont très sensibles. Les animaux en état de vie ralentie sont les plus résistants : ainsi, les animaux qui tolèrent la dessiccation (certains insectes, des nématodes du sol, les œufs de certains crustacés comme Artemia salina) peuvent, dans cet état d'anhydrobiose, supporter des températures élevées, soit 80 0C, voire davantage. Les œufs d'un crustacé d'eau douce du Soudan (le Triops) sont fréquemment soumis à des températures de 80 0C dans la boue sèche. On a pu montrer en laboratoire qu'ils supportent sans problème une température de 99 0C, qu'ils peuvent survivre seize heures à 103 0C, mais sont tués en quinze minutes à 106 0C (Schmidt-Nielsen, 1983). Ce dernier exemple illustre les difficultés rencontrées pour la détermination des températures létales supérieures. On calcule celles-ci pour un groupe d'individus grâce à une méthode statistique : la température létale est définie comme étant celle qui tue 50 p. 100 des individus (TL50) pour un temps d'exposition donné. Cette TL50 diminue lorsque le temps d'exposition augmente. La cause de la mort des animaux n'est pas si simple à comprendre. De nombreux animaux meurent en effet lorsqu'ils sont exposés à des températures pourtant relativement basses : ainsi, des poissons arctiques ont une TL50 inférieure à + 10 0C ! Divers facteurs ont été envisagés : une insuffisance de la fourniture en oxygène face à une demande accrue (à laquelle s'ajoute une [...]

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Température corporelle et variation du métabolisme

Température corporelle et variation du métabolisme
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Isothermes de l'enveloppe de l'homme

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Pertes par rayonnement, conduction et évaporation

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Thermogenèse des homéothermes

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Pour citer l’article

René LAFONT, « THERMORÉGULATION, biologie », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 26 novembre 2021. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/thermoregulation-biologie/