Homéotherme

Dans le règne animal, le terme homéotherme s'applique à des organismes dont le milieu intérieur conserve une température corporelle constante (dans de larges limites), indépendamment du milieu extérieur (on parle d'homéostasie thermique). Il comprend également le groupe des hétérothermes (voir : cas particulier).

Par abus de langage, les homéothermes sont dits à sang chaud, par opposition aux animaux à sang froid ou poïkilothermes, alors que ce dernier terme désigne plus précisément des animaux dont la température interne n'est pas régulée, et donc pas forcément "froid".

La plupart des organismes homéothermes (qui ont une température corporelle constante) sont également endothermes (c'est-à-dire que la chaleur est produite par l'organisme lui-même). Néanmoins il existe des cas particuliers.

Classification

L'expression « à sang chaud » est tombée en désuétude auprès des scientifiques, parallèlement à une meilleure compréhension de ce domaine de recherche. Ainsi, il est plus généralement fait référence aux mécanismes de thermorégulation sous-jacents. On distingue alors trois catégories d'animaux à sang chaud :

1. L'endothermie : capacité de certains animaux à contrôler leur température interne via un muscle, en brûlant des réserves de graisse, ...
2. L'homéothermie : capacité de certains animaux à maintenir la température de leur corps constante, indépendamment des influences externes.
3. Le tachymétabolisme : thermorégulation maintenant un haut niveau de métabolisme au repos (par opposition aux animaux bradymétaboliques, qui sont capables de tomber dans un état proche de la mort par manque de nourriture).

La plupart des animaux homéothermes entrent dans les 3 catégories. Néanmoins il existe une quatrième catégorie qui est un cas particulier souvent source de confusion dans le langage.

Cas particulier : les hétérothermes

Les homéothermes comprennent également le groupe des hétérothermes. Ce sont des organismes homéothermes dont la température interne peut varier dans certains cas. Un exemple est le martinet noir. Ainsi, un tout jeune martinet complètement affamé peut sombrer une nuit entière dans une profonde léthargie (sa température peut descendre jusqu'à 5 °C, son rythme respiratoire baisse de moitié, ...) ; cela lui permet d'économiser sa réserve de graisse en attendant que ses parents lui donnent de la nourriture (ce qui n'est pas toujours aisé...). On peut également citer les animaux qui hibernent, ou les nourrissons dont la température corporelle n'est pas encore stable.

Les mammifères

La plupart des mammifères sont des homéothermes. La majorité de l'énergie que nous absorbons par la nourriture est dépensée pour conserver notre corps à la bonne température.

En cas d'augmentation de notre température corporelle, on parle de fièvre ou hyperthermie, en cas de baisse de température, on parle d'hypothermie. Dans les deux cas, si la température n'est pas rétablie, la mort peut survenir.

Toutefois, plus nos connaissances en la matière évoluent, plus ce classement entre homéothermes et poïkilothermes devient difficile. Ainsi, le hérisson, quand l'hiver arrive, tombe en hibernation et sa température chute (ce qui n'est pas le cas pour l'ours, par exemple). Sa température peut alors descendre à quelques degrés au-dessus de zéro. Qui plus est, elle fluctue alors avec celle de son abri, tout en lui restant légèrement supérieure.

Stratégies

Conserver sa chaleur est un défi constant pour les animaux homéothermes. Pour cela, de nombreuses stratégies ont été développées :

• Développer une isolation thermique importante. Les pilosité du yack ou les plumes des oiseaux sont, par exemple, particulièrement adaptés.
• Développer une couche épaisse de graisse (baleine, ours...).
• Développer un système sanguin adapté, comme le loup ou les oiseaux dont le sang descendant vers les pattes réchauffe le sang remontant vers le cœur.
• Avoir une taille adéquate. Lorsque la taille d'un animal croît, la surface de sa peau croît moins vite que la masse qui y est contenue et qui permet de conserver la chaleur. Dans le monde marin, l'avantage va aux animaux les plus grands qui possèdent un stock de graisse très important pour une surface exposée au froid comparativement faible.
• Développer une couleur de peau adéquate. Le noir absorbe l'ensemble du rayonnement lumineux visible, le blanc le réfléchit.
• Développer une vie de groupe, comme les manchots empereurs du pôle sud.
• Adapter son exposition au soleil : s'y exposer lorsqu'on a froid, se mettre à l'ombre lorsqu'on a chaud.

Conséquences

Chez les animaux, la tentative de conserver la bonne température peut entraîner des frissons pour réchauffer les muscles en les mettant en action et donc en dépensant de l'énergie, des rougeurs au visage (chez l'humain) par modification du flux sanguin (apport de chaleur) ou inversement, par le blanchiment de la peau si le sang se retire. Dans les cas les plus graves, le sang sera redirigé vers les organes vitaux, les plus importants pour la vie, ce qui peut amener des engelures et des amputations pour les cas importants.

Entre sang chaud et sang froid

La compréhension scientifique de la multitude de régimes de régulation thermique existant a beaucoup évolué depuis la distinction originale entre animaux à sang chaud et animaux à sang froid. Par exemple, nous savons que les animaux à sang froid utilisent tous des procédés pour ajuster leur température interne. Il existe également des animaux qui n'appartiennent précisément à aucune des deux catégories (entre les sangs chauds et les sangs froids).

Ainsi :

• Le thon et l'espadon s'enfoncent très profondément dans l'océan, où la température est très froide. Les espadons sont capables d'augmenter la température de leur cerveau et de leurs yeux, ce qui permet un mouvement des yeux plus rapide quand ils chassent. Les thons, eux, sont capables de réchauffer leur corps entier grâce à un mécanisme d'échange de chaleur via le rete mirabile. Ce mécanisme aide à garder la chaleur à l'intérieur du bord, et minimise les pertes de chaleur par les branchies.
• L'abeille, individuellement est indiscutablement à sang froid ; toutefois, elle vit en communauté dans des ruches. En été, quand la ruche commence à surchauffer, les abeilles se placent aux entrées et, avec leurs ailes, refroidissent l'intérieur. En hiver, quand la ruche devient trop froide, les abeilles font vibrer les muscles de leurs ailes ; si individuellement cela n'a aucun effet notable, l'essaim entier produit assez de chaleur pour maintenir la température de la ruche dans des limites viables.
• Le Rat-taupe nu est un mammifère qui à un mode de vie très proche de celui des abeilles ou d'autre insectes sociaux. Cet animal, n'est pas capable de réguler sa température interne et doit par conséquent se regrouper avec ses congénères pour limiter ses pertes de chaleurs lorsqu'il fait trop froid. C'est la seule espèce actuelle de mammifère poïkilotherme connue. Les fossiles de chèvres Myotragus balearicus découvert aux Baléares en 2009 montrent que cette espèce l'était aussi^[1].
• La tortue Luth est capable de produire de la chaleur par un mécanisme interne qui vient de ses réserves de graisse. Elle peut ainsi obtenir une température interne supérieure de 18 °C à celle de l'eau dans laquelle elle nage^[2].

Règne végétal

Les plantes, bien que n'entrant pas dans le cadre strict de l'homéothermie, ont aussi dû développer des stratégies d'adaptation pour ne pas se dessécher (comme les cactus qui ont des épines et pas de feuilles), ou au contraire dépenser de l'eau par évaporation pour conserver une température supportable (la grande majorité des arbres à feuille caduque de l'hémisphère nord).

Le spathe des arums présent dans l'inflorescence est capable de produire de la chaleur. Même si cette ne sert pas comme dans le règne animal à maintenir la température, elle permet à la plante de maintenir une température légèrement supérieure à la température extérieur de l'air. Cette différence de température est appréciée par des Diptères (mouches) en particulier la nuit. Ces insectes sont attirés par la chaleur et en retour pollinisent la plante.

Avantages

Cette innovation physiologique, dont semblent découler de nombreuses autres, implique une plus grande consommation de nourriture afin de fournir l’énergie nécessaire à la production de chaleur. Mais en même temps, la régulation de leur température par les organismes leur permet une activité plus soutenue et continue qui leur permet de subvenir à ces besoins supplémentaires. On peut bien sûr toujours interpréter l’acquisition de l’homéothermie en termes d’utilité et d’avantage pour l’organisme dans la lutte pour la vie, mais il semble plus intéressant de voir qu’en devenant plus dépendants d’un facteur relativement stable du milieu (la nourriture), les mammifères deviennent plus indépendants des aléas du milieu (les variations de température dues au climat). Par cette complexification de leur organisation interne, ils acquièrent donc une meilleur maîtrise de leur existence, une autonomie plus grande à l'égard du milieu.

1. Conservation d'une activité normale pour des températures extérieures fluctuantes.
2. Libération des contraintes du milieu extérieur et donc expansion de la diversification des formes vivantes.
3. L'homéothermie a permis l'acquisition du sommeil paradoxal et de la gestation intra-utérine.

Ressemblances

Les deux règnes ont des stratégies semblables. L'évaporation d'eau chez les plantes peut se comparer à la sudation chez les animaux.

Voir aussi

Liens internes

• Homéostasie
• Thermorégulation

Liens externes

• www.earthlife.net
• Homéotherme, etc. (Google Groups: PROBIO)

Notes et références

• Portail de la zoologie