Adaptation et acclimatation à la température

Comment les animaux ajustent leur physiologie et leur biochimie pour faire face à la température de leur environnement, sur une saison, une vie ou au cours du temps évolutif.

Definition

L'adaptation à la température est l'ajustement évolutif de la physiologie et de la biochimie d'un animal à son environnement thermique, tandis que l'acclimatation est l'ajustement physiologique réversible qu'un individu réalise en réponse à des changements saisonniers ou expérimentaux de température, les deux servant à maintenir la fonction face aux défis thermiques.

Scope

Ce sujet aborde les mécanismes d'ajustement des animaux à la température : l'effet de la température sur les taux biologiques, la compensation métabolique qui amortit la performance à différentes températures, l'adaptation biochimique des enzymes et des membranes, ainsi que les stratégies de tolérance au froid et à la chaleur, incluant les antigels et la cryotolérance. Il distingue l'acclimatation réversible au sein d'un individu de l'adaptation évolutive au sein des populations. La couverture est comparative et mécanistique.

Core questions

• Comment la température affecte-t-elle les taux des processus biologiques ?
• Comment les animaux maintiennent-ils leurs performances sur une gamme de températures ?
• Comment les enzymes et les membranes sont-elles ajustées pour fonctionner à différentes températures ?
• Comment les animaux survivent-ils aux conditions de gel ou de quasi-gel ?

Key theories

Compensation métabolique de la température

Grâce à l'acclimatation et à l'adaptation, les animaux peuvent atténuer la forte dépendance des taux biologiques à la température, de sorte que la performance d'un individu ou d'une espèce à sa température habituelle est plus uniforme que ne le prédiraient la sensibilité thermique intrinsèque des réactions.

Adaptation biochimique des protéines et des membranes

Les animaux ajustent les variants enzymatiques, les concentrations de protéines et la composition lipidique des membranes (adaptation homéovisqueuse) afin que la fonction catalytique et la fluidité membranaire restent appropriées à la température ambiante.

Mechanisms

Étant donné que les taux de réactions chimiques augmentent avec la température, les processus d'un ectotherme s'accélèrent lorsqu'il se réchauffe et ralentissent lorsqu'il se refroidit, ce qui est résumé par le coefficient de température. Pour compenser cela, les animaux s'ajustent au fil du temps : l'acclimatation modifie les quantités d'enzymes et les voies métaboliques de sorte qu'un animal acclimaté au froid fonctionne mieux dans le froid qu'un animal acclimaté au chaud à la même température. Au niveau moléculaire, les organismes expriment des variants enzymatiques adaptés à leur température et modifient la composition lipidique des membranes pour maintenir une fluidité constante (adaptation homéovisqueuse). Les animaux adaptés au froid peuvent accumuler des protéines antigel ou des solutés qui préviennent ou contrôlent la formation de glace, et certains tolèrent la congélation de leurs fluides extracellulaires. Les animaux tolérants à la chaleur s'appuient sur des protéines protectrices et des structures moléculaires stables. Ces ajustements englobent l'acclimatation réversible au cours de la vie et l'adaptation évolutive à plus long terme.

Clinical relevance

Les études sur l'adaptation thermique clarifient comment la fonction cellulaire et moléculaire est maintenue à différentes températures et sous-tendent des applications telles que la cryoconservation des cellules et des tissus. Cette entrée est un matériel de référence éducatif et ne fournit pas de conseils médicaux.

History

Les travaux de Hochachka et Somero sur l'adaptation biochimique ont établi comment les enzymes et les membranes sont ajustées à la température, et la découverte par DeVries de glycoprotéines antigel chez les poissons polaires a révélé une solution moléculaire frappante à la vie dans les mers gelées, présentant l'adaptation à la température comme un problème résolu au niveau moléculaire.

Key figures

• Peter Hochachka
• George Somero
• Knut Schmidt-Nielsen
• Arthur DeVries

Seminal works

• hill2016
• schmidtnielsen1997
• randall2002

Frequently asked questions

Quelle est la différence entre l'adaptation et l'acclimatation ?

L'adaptation fait référence à des ajustements hérités, façonnés par l'évolution au fil des générations, tandis que l'acclimatation est un ajustement réversible qu'un individu réalise au cours de sa propre vie, par exemple en réponse au changement de saisons.

Comment certains poissons évitent-ils de geler dans les mers polaires ?

Ils produisent des protéines antigel qui se lient aux minuscules cristaux de glace et les empêchent de croître, permettant ainsi aux poissons de rester non gelés dans une eau plus froide que la température à laquelle leur sang gèlerait normalement.