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Définition et explication de l'osmorégulation

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L'osmorégulation est la régulation active de la pression osmotique pour maintenir l'équilibre de l'eau et des électrolytes dans un organisme. Le contrôle de la pression osmotique est nécessaire pour effectuer des réactions biochimiques et préserver l'homéostasie.

Comment fonctionne l'osmoregulation

L'osmose est le mouvement des molécules de solvant à travers une membrane semi-perméable dans une zone à plus forte concentration en soluté. La pression osmotique est la pression externe nécessaire pour empêcher le solvant de traverser la membrane. La pression osmotique dépend de la concentration de particules de soluté. Dans un organisme, le solvant est de l'eau et les particules de soluté sont principalement des sels dissous et d'autres ions, car les molécules plus grosses (protéines et polysaccharides) et les molécules non polaires ou hydrophobes (gaz dissous, lipides) ne traversent pas une membrane semi-perméable. Pour maintenir l'équilibre hydrique et électrolytique, les organismes excrètent l'eau excédentaire, les molécules de soluté et les déchets.

Osmoconformers et Osmoregulators

Deux stratégies sont utilisées pour la conformité et la régulation de l'osmorégulation.

Les osmoconformateurs utilisent des processus actifs ou passifs pour faire correspondre leur osmolarité interne à celle de l'environnement. Cela se voit couramment chez les invertébrés marins, qui ont la même pression osmotique interne à l'intérieur de leurs cellules que l'eau à l'extérieur, même si la composition chimique des solutés peut être différente.

Les osmorégulateurs contrôlent la pression osmotique interne de manière à maintenir les conditions dans une plage étroitement réglementée. De nombreux animaux sont des osmégulateurs, y compris des vertébrés (comme les humains).

Stratégies d'osmorégulation de différents organismes

Les bactéries - Lorsque l'osmolarité augmente autour des bactéries, elles peuvent utiliser des mécanismes de transport pour absorber des électrolytes ou de petites molécules organiques. Le stress osmotique active les gènes de certaines bactéries qui conduisent à la synthèse de molécules osmoprotectantes.

Protozoaires - Les protistes utilisent des vacuoles contractiles pour transporter l'ammoniac et d'autres déchets excréteurs du cytoplasme à la membrane cellulaire, où la vacuole s'ouvre sur l'environnement. La pression osmotique force l'eau dans le cytoplasme, tandis que la diffusion et le transport actif contrôlent le flux d'eau et d'électrolytes.

Les plantes - Les plantes supérieures utilisent les stomates sur la face inférieure des feuilles pour contrôler la perte d'eau. Les cellules végétales dépendent des vacuoles pour réguler l'osmolarité du cytoplasme. Les plantes qui vivent dans un sol hydraté (mésophytes) compensent facilement les pertes d'eau dues à la transpiration en absorbant plus d'eau. Les feuilles et la tige des plantes peuvent être protégées de la perte excessive d'eau par un revêtement externe cireux appelé cuticule. Les plantes qui vivent dans des habitats secs (xérophytes) stockent l’eau dans des vacuoles, ont des cuticules épaisses et peuvent avoir des modifications structurelles (par exemple, des feuilles en forme d’aiguille, des stomates protégés) pour se protéger contre les pertes d’eau. Les plantes vivant dans des environnements salés (halophytes) doivent non seulement réguler les apports / pertes en eau, mais également leurs effets sur la pression osmotique due au sel. Certaines espèces stockent des sels dans leurs racines afin que le faible potentiel en eau attire le solvant via l'osmose. Le sel peut être excrété sur les feuilles pour piéger les molécules d'eau afin qu'elles soient absorbées par les cellules des feuilles. Les plantes qui vivent dans l'eau ou dans des environnements humides (hydrophytes) peuvent absorber de l'eau sur toute leur surface.

Animaux - Les animaux utilisent un système excréteur pour contrôler la quantité d'eau perdue dans l'environnement et maintenir la pression osmotique. Le métabolisme des protéines génère également des molécules de déchets qui pourraient perturber la pression osmotique. Les organes responsables de l'osmorégulation dépendent de l'espèce.

Osmorégulation chez l'homme

Chez l'homme, l'organe principal qui régule l'eau est le rein. L'eau, le glucose et les acides aminés peuvent être résorbés à partir du filtrat glomérulaire dans les reins ou peuvent continuer à traverser les uretères jusqu'à la vessie pour être excrétés dans l'urine. De cette façon, les reins maintiennent l'équilibre électrolytique du sang et régulent également la pression artérielle. L'absorption est contrôlée par les hormones aldostérone, antidiurétique (ADH) et angiotensine II. Les humains perdent également de l'eau et des électrolytes par la transpiration.

Les osmorécepteurs situés dans l'hypothalamus cérébral surveillent l'évolution du potentiel hydrique, contrôlent la soif et sécrètent de l'ADH. L'ADH est stocké dans l'hypophyse. Lors de sa libération, il cible les cellules endothéliales des néphrons des reins. Ces cellules sont uniques car elles contiennent des aquaporines. L'eau peut traverser directement les aquaporines au lieu de devoir traverser la bicouche lipidique de la membrane cellulaire. ADH ouvre les canaux d'eau des aquaporines, permettant à l'eau de s'écouler. Les reins continuent d'absorber de l'eau et la ramènent dans le sang jusqu'à ce que l'hypophyse cesse de libérer de l'ADH.


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