Pertes hydriques totales et métabolisme

Pour quantifier le compromis entre thermorégulation et pertes hydriques, les 5 premiers mois de ce doctorat ont été menés par l’installation et la mise en place d’une chaîne de calorimétrie indirecte correspondant à un système de respirométrie ouvert à 8 voies. Ce système nous a permis de mesurer les pertes hydriques totales par évaporation et aussi la consommation d’oxygène (VO2) qui est un bon indice du métabolisme (Withers 1977). Nous avons mesuré les pertes hydriques totales et la VO2 d’individus dans les trois états physiologiques demandeurs en énergie précédemment décrits (i.e., gestation, digestion, mue) que nous avons comparés à des individus non-reproducteurs, post-digestifs et post-mues (i.e., témoins). Nous avons également déterminé l’effet des conditions microclimatiques en combinant 2 températures ambiantes (Ta = 20 et 30°C) et 2 humidités absolues (ρ = 14 ou 25 gH2O.m-3). Nous avons pris soin de randomiser à la fois les états physiologiques et l’ordre des conditions microclimatiques.

2.1.1. Déroulement d’une session de mesure

Chaque session de mesure suit systématiquement le même déroulement : 7 vipères sont sélectionnées au hasard et placées dans un bocal de verre étanche de 500ml équipé d’un bouchon avec une entrée et une sortie d’air (Fig. 15a). Le 8ème _{bocal est vide et sert de référence} pour les calculs d’échanges gazeux. Les bocaux sont ensuite placés dans un caisson thermique

Figure 15. Mise e pla e des ip es a e o al l et o e t es au s st es d’a i e et de so tie

d’ai .

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(±1°C, Cryosystem, air conditioned system Carel MasterCella) et immédiatement reliés au système d’arrivée et de sortie d’air (Fig. 15b).

Au préalable, nous produisons de l’air sec et sans dioxyde de carbone (CO2) en utilisant un purificateur d’air industriel (#CO2F-70h, Texol Products Ltd, Dundee, Scotland). L’air est envoyé dans le système avec un débit global de 1170ml.min-1 contrôlé par un régulateur massique de débit (#UFC-1100, Unit Instruments, Yorba Linda, CA) et une unité 21X. Afin de contrôler l’humidité de l’air, nous utilisons un système de saturation en eau en contrôlant la température de point de rosée de l’air (TDP) (Fig. 16a). L’air sec passe dans deux colonnes d’eau entourées de câbles chauffants et isolées par du Styrodur® (BASF Corporation, Ludwigshafen, Allemagne) puis dans un bocal vide qui récupère l’excès de condensat (Fig. 16a). L’ensemble du système de saturation est placé dans une enceinte thermique (#400 DG LMS ltd, Sevenoaks, Kent, UK) réglée à la valeur cible du point de condensation (Fig. 16a). L’air d’humidité connue est ensuite séparé au niveau du FlowBar-8 qui correspond à 8 régulateurs / indicateurs de débit disposés en parallèle (FlowBar-8, Sable Systems, Las Vegas, USA) (Fig. 16b). Cet appareil permettant de contrôler et de mesurer le débit de l’air envoyé vers chaque cage (moyenne ± erreur-type : 82.7 ± 6.6ml.min-1), il a préalablement été calibré grâce à un système de bulles de savon et de verrerie très précise (Bubble-O-Meter, 1-10-500ml, Dublin, Ohio, USA). L’air sortant de chaque cage est ensuite séquentiellement envoyé vers les analyseurs grâce à un échangeur (RM-8 Multiplexer, Sable Systems, Las Vegas, USA) (Fig 16b) programmé selon un cycle précis (Fig. 17). La température de point de rosée de l’air sortant de chaque cage est ensuite analysée par un hygromètre (RH 300, Sable Systems, Las Vegas, USA) (Fig. 16c). Ensuite, l’air est desséché en passant à travers une colonne de driérite avant de passer dans l’analyseur CO2 (CA10, Sable Systems, Las Vegas, USA) et pour finir dans l’analyseur O2 (FC10A, Sable Systems, Las Vegas, USA) (Fig. 16d).

2.1.2. Calibration des analyseurs et récupération des données

L’hygromètre est calibré une fois avant la série de mesure avec un air sec (azote pur : TDP = - 40°C) et un air d’humidité connue (TDP= 15°C). De même pour l’analyseur CO2 qui est calibré avec un air sans CO2 (azote pur : CO2 = 0ppm) et un air de quantité connue et calibrée (CO2 = 6000ppm). L’analyseur O2 est quant à lui calibré avant chaque session de mesure en utilisant de l’air extérieur (O2 = 20.95%).

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Avant la phase d’enregistrement, les individus sont laissés dans le système pendant au moins 3h afin de stabiliser leur température corporelle et leur activité. Pendant la phase d’enregistrement, les signaux analogiques de chaque analyseur (O2, CO2, TDP, Débit, Pression barométrique, Température des cages) sont simultanément reçus et transmis à l’ordinateur toutes les secondes, grâce à une interface spécifique (UI-2, Sable Systems, Las Vegas, USA). L’enregistrement des différents canaux analogiques des différents analyseurs se fait ensuite via le logiciel ExpeData via une interface graphique spécifique selon un cycle préalablement défini (Fig. 17). L’ensemble du cycle d’enregistrement est répété au moins 2 fois pour s’assurer que les animaux sont calmes au moment des mesures. Des équations dérivées de celles de Withers (1977) et adaptées à notre setup expérimental nous permettent ensuite de calculer les pertes hydriques totales (en mg.h-1) et la VO2 (en ml.h-1).

Figure 16. Composants principaux de la chaîne calorimétrique indirecte (système ouvert à 8 voies) avec (a) le

s st e de satu atio de l’ai e eau, à gau he le gulateu / i di ateu de d it et à d oite l’ ha geu de gaz, l’h g o t e et d les a al seu s CO2 et O2.

(a)

(b)

33 2.1.3. Equations respirométriques - Pertes hydriques totales

Les pertes hydriques totales sont calculées à partir de l’humidité absolue (ρ) sortante d’une cage avec un animal (ρout) à l’humidité absolue dans la cage vide (ρin) :

Perte hydriques totales (en mg.h-1_{) = Débit x (}ρ

out– ρin) x 1.44 x 0.001

ρest calculée à partir de la pression de saturation de vapeur d’eau (PSV, en kPa) (voir équation au 8ème degré dans Flatau et al. (1992)), de la température de point de rosée (TDP,en °C) et de la pression barométrique (Pb, en kPa) :

ρ (en gH2O.m-3)= [216.7 x PSV / (TDP + 273.15)] x [1013 (TDP + 273.15)] / [Pb x 273.15]

- Consommation d’oxygène(VO2)

La VO2 est calculée à partir de la fraction entrante d’O2 et de CO2 dans la cage vide (Fin O2 et

Fin CO2) et la fraction sortante d’O2 et de CO2 de la cage avec un animal (Fout O2 etFout CO2):

VO2 (en ml.min-1) = Débit x (Fin O2– Fout O2) – [Fout O2 x (Fout CO2– Fin CO2)] / (1 – Fout

O2) Référence 2 (10min) Animal 7 (30min)

…

Figure 17. Cycle utilisé dans nos mesures de pertes hydriques et de ta olis e. O fait passe de l’ai da s toutes

les cages et on va séquentiellement analyser les gaz des différentes cages pendant un temps donné (10min pour les baselines et 30min pour les animaux).

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