osmoregulation milieu marin

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L3 Sciences de la vie et géosciences
(option biologie et physiologie animale comparées)
Losmorégulation (1ère partie)
osmorégulation en milieu marin
alain.hamon_at_univ-angers.fr
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? comportements des organismes face aux
variations osmotiques du milieu
osmolarité du MI (mOsmol/l)
osmolarité du MI (mOsmol/l)
osmorégulateur partiel
osmorégulateur
osmoconforme
osmolarité de leau de mer (mOsmol/l)
osmolarité de leau de mer (mOsmol/l)
En milieu marin la salinité est stable et
losmorégulation est inutile. Cest pourquoi la
plupart des invertébrés marins sont
osmoconformes. Par contre, dans la zone des
marées et les estuaires, la salinité peut varier
de façon importante. Les organismes de ces
milieux sont souvent des osmorégulateurs, au
moins partiels.
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Deux types dosmoconformes les sténohalins et
les euryhalins
osmolarité du MI (mOsmol/l)
osmolarité du MI (mOsmol/l)
mortalité
mortalité
mortalité
osmolarité de leau de mer (mOsmol/l)
osmolarité de leau de mer (mOsmol/l)
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Mécanismes de survie des osmoconformes
Influence de Ki et de deux acides aminés sur la
synthèse protéique (mesurée par le taux
dincorporation de méthionine radioactive). Une
concentration élevée de Ki inhibe la synthèse
protéique, alors que des concentrations élevées
de glycine ou de proline ne perturbent pas cette
synthèse.
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Mécanismes de survie des osmoconformes
Influence de divers solutés sur lactivité de la
pyruvate kinase (enzyme de la glycolyse).
Lactivité de lenzyme est sévèrement affectée
par les variations de Nai ou Ki, mais aussi dAA
comme la lysine ou larginine. Par contre
dautres acides aminés (glycine, taurine) nont
pas cet effet perturbateur.
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Mécanismes de survie des osmoconformes

• Stratégie adoptée par les osmoconformes
• quand la salinité de leau de mer et du LEC
  diminuent, les cellules laissent échapper
  certains acides aminés comme la glycine,
  lalanine, la taurine, etc de façon à diminuer
  losmolarité intracellulaire,

• quand la salinité de leau de mer et du LEC
  augmentent, les cellules synthétisent des acides
  aminés de façon à augmenter losmolarité
  intracellulaire.

• En résumé, alors que les variations
  extracellulaires de losmolarité sont dues à des
  ions minéraux, la régulation intracellulaire se
  fait grâce à des osmolytes organiques.

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Mécanismes de survie des osmorégulateurs
Comment les osmorégulateurs maintiennentils une
osmolarité stable de leur LEC ? Cas du polychète
Nereis diversicolor qui vit dans la vase des
estuaires. Quand la salinité de leau varie entre
35g/l et 8g/l, il est osmoconforme. Si la
salinité est inférieure à 8g/l, il devient
osmorégulateur.
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Mécanismes de survie des osmorégulateurs
Trois mécanismes permettent à Nereis diversicolor
de maintenir une osmolarité extracellulaire
supérieure à celle de leau des estuaires
- il possède un tégument moins perméable à leau
que dautres polychètes ( ? limitation des
entrées deau par osmose). ,
- son tégument absorbe activement des ions Na
grâce à des pompes utilisant de lATP comme
source dénergie.
- il rejette une urine abondante et très diluée
par rapport au LEC. Cette dilution est due à une
réabsorption très active de Na par les néphridies
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Losmorégulation chez les Poissons Téléostéens
marins
1100 mOsm/l
300

• Conséquences de cette différence dosmolarité
• risque de perte deau par osmose
• risque denvahissement par NaCl (diffusion)
• Paradoxalement, les poissons vivant dans leau de
  mer risquent de se déshydrater ! !

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Losmorégulation chez les Poissons Téléostéens
marins
Les mouvements deau chez les poissons marins.
Les branchies ont une grande surface déchange,
ce qui entraîne des pertes deau par osmose. Les
pertes deau tégumentaires sont négligeables
(écailles et mucus) et les pertes rénales sont
faibles (néphrons avec de petits glomérules ou
sans glomérules). Pour compenser ces pertes
deau, les téléostéens marins boivent de leau de
mer.
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Losmorégulation chez les Poissons Téléostéens
marins
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Losmorégulation chez les Poissons Téléostéens
marins
Les mouvements de NaCl chez les poissons marins.
NaCl tend à envahir lorganisme suite à
lingestion deau de mer et à la diffusion de sel
à travers les branchies. Cet envahissement est
contrecarré par une sécrétion active de NaCl par
les branchies.
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Losmorégulation chez les Poissons Téléostéens
marins
La sécrétion de NaCl est assurée par des cellules
spécialisées des branchies les cellules à
chlorure (abondance de mitochondries, membrane
baso-latérale avec invaginations en réseau).
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Losmorégulation chez les Poissons Téléostéens
marins
eau de mer
milieu intérieur
K
water
Na
Cl-
K
cellule à chlorure
Na
Na

K
2Cl-
-
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Losmorégulation chez les Sélaciens
Chez les Sélaciens (requins, raies), les LEC ont
la même osmolarité que leau de mer grâce à une
concentration élevée en NaCl et en urée.
Conséquence pas de pertes deau (? avec les
téléostéens).
Une concentration aussi élevée durée dans le LEC
et le LIC serait mortelle chez lhomme (lurée
dénature les protéines). Chez les Sélaciens, ces
effets délétères de lurée sont empêchés par la
présence dun stabilisateur de la structure des
protéines loxyde de triméthylamine (TMAO)
sels
invertébré osmoconforme
téléostéen marin
requin raie
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Losmorégulation chez les Sélaciens
urée
TMAO
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Losmorégulation chez les Sélaciens
Le LEC des Sélaciens est isotonique à leau de
mer, mais la concentration de sels est ?, doù
tendance à un envahissement par NaCl (diffusion
au niveau branchial). Cette tendance est
compensée par une sécrétion de NaCl par les
cellules à chlorure des branchies. La glande
rectale des Sélaciens sécrète également du NaCl
dans le rectum.
sels
invertébré osmoconforme
téléostéen marin
requin raie
1 glande rectale, 2 rectum, 3 anus
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Losmorégulation chez les Sélaciens
La glande rectale possède des cellules à chlorure
dont le fonctionnement est semblable à celui des
cellules à chlorure des branchies. Ces cellules
sont stimulées par ladrénaline (epinephrine).
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Losmorégulation chez les reptiles et les oiseaux
marins
Pas dentrée de sels par le tégument ou les
surfaces respiratoires (poumons). Le risque de
surcharge en sels est uniquement dû à lingestion
deau de mer et daliments salés.
Lexcès de sels ne peut pas être éliminé par les
reins les néphrons produisent une urine
isotonique au plasma (reptiles) ou faiblement
hypertonique (oiseaux). Lélimination du sel est
assurée par des glandes à sel localisées dans une
dépression du crâne derrière les yeux (tortues
marines) ou au dessus des yeux (oiseaux marins).
Pétrel géant
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Losmorégulation chez les reptiles et les oiseaux
marins
Concentration de Na dans le liquide sécrété par
les glandes à sel de reptiles et oiseaux marins.
Il sagit de sécrétions nasales, sauf pour les
tortues de mer
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Losmorégulation chez les mammifères marins
Les mammifères marins nont pas de glande à sel.
Ils nen ont pas besoin car leurs néphrons (comme
chez tous les mammifères) sont capables de
produire une urine concentrée.
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Losmorégulation chez les vertébrés marins
récapitulation
boit de leau de mer
sécrétion branchiale
ne boit pas
sécrétion G.rectale
boit de leau de mer
larmes salées
boit de leau de mer
sécrétions nasales salées
ne boit pas
urine très hyperton.