Homéothermie chez les animaux domestiques
PL Toutain 2014
Ecole Nationale Vétérinaire de Toulouse
Plan
• Eléments de la balance énergétique
• Lutte contre la chaleur
• Lutte contre le froid
1-Les définitions
Définitions
• La température ambiante
– Température radiante pour un régime de convection libre et un degré hygrométrique de 50%
• La température centrale
– Niveau moyen de l’énergie thermique dans l’organisme
– Degrés Celsius (°C)
Définition: Température corporelle
• Niveau moyen de l’énergie avec 2 secteurs.
– Noyau central
• Température constante soumise à régulation
• Température du sang aortique
• Estimée par la température rectale chez les animaux (conduit auditif chez l’homme)
– Enveloppe (cutanée)
• Zone périphérique à température
Définitions
• Homéothermie
– Endohoméothermie
• Aptitude que possède les mammifères et les oiseaux à maintenir activement leur température centrale dans des limites qui n’excèdent pas ±2°C
• Cas particulier de l’hibernation et de la torpeur
• Cas de la fièvre (hyperthermie)
– Exohoméothermie
Homéothermes vs. hétérothermes
L’excursion des températures corporelles peut aller au-delà de ±2°C chez les animaux adaptés à la vie aride (ici l’oryx) notamment en cas de
L’excursion des températures corporelles peut aller au-delà de ±2°C chez les animaux adaptés à la vie aride (ici l’oryx) notamment en cas de
Homéothermie:< ±2°C
Signification biologique de l’homéothermie
• Importance phylogénétique
– Facteurs majeurs d’indépendance par rapport à l’environnement
– Triomphe écologique des mammifères et des oiseaux à vivre dans tous les environnements
2-La température rectale
Température rectale
• Se repère avec un thermomètre
• Typiquement 37-39°C chez les mammifères
• Typiquement 39-42°C chez les oiseaux
– Difficulté pour obtenir des valeurs justes – Cheval (grandeur de l’ampoule rectale) – Chien (stress)
Température centrale chez les mammifères domestiques
Animal Valeur moyenne (°C) étendue
Etalon 37.6 37.2-38.1
Jument 37.8 37.3-38;2
Poulain (quelques j ) 39.3
Vache à viande 38.3 36.7-39.1
Vache laitière 38.6 38.0-39.3
Mouton 39.1 38.3-39.9
Chèvre 39.1 38.5-39.7
Porc 39.2 38.7-39.8
Chien 38.9 37.9-39.9
Chat 38.6 38.1-39.2
Température centrale des oiseaux
Espèces Valeurs
moyennes Etendues
physiologiques Passériformes 40.7
Non passériformes 39-40
Canard 40.7 40.5-43.0
Poulet 41.7 40.6-43.0
Poule 40.8 40.5-43.0
Exemples de facteurs de variation
de la température centrale
Température corporelle:
Influence de l'âge
• Généralement supérieure chez les jeunes – Veau à la naissance = 39°C
– Porcelet = 39-40.5°C – Chevreau = 38.5-40°C – Poulain = 39°C
Température corporelle:
Influence de la race
• Moutons à cornes ont une température inférieure
• Mérinos ont une température supérieure de
0.3°C
Température corporelle:
Influence du niveau de production
• Influence majeure – Veau en batterie – Vache allaitante
Température corporelle:
Influence de l’exercice muscullaire
L’augmentation de la température centrale est une adaptation favorable à la réalisation d’un exercice musculaire (réactions enzymatiques
accélérées).
Un exercice est souvent précédé d’une séquence d’échauffement
Température corporelle : Influence d’une anesthésie
Pendant une anesthésie générale, les mammifères perdent leurs
capacités thermorégulatrices; on observe une chute de la
température rectale et un possible grelottement (inspiratoire) au réveil
Température corporelle : influence de la fièvre
Influence d’un syndrome fièvre sur la température rectale, l’abreuvement et la prise de nourriture
(challenge toxinique à T0).
La fièvre est un syndrome dont l’hyperthermie n’est que l’un des symptômes
Température corporelle Rythmes circadiens
38.7 38.9
T (°C) 39.1
• Variations diurnes de la température
3-Éléments de l’équilibre thermique
Eléments de l’équilibre thermique
• Le maintien de la température centrale à une valeur constante exige l’égalité de 2 processus
– La thermogénèse ou production de chaleur – La thermolyse ou déperdition de chaleur
– Thermogénèse et thermolyse ont la même dimension et se mesurent en Joule
Température ambiante, Température centrale, thermogenèse et thermolyse
T. létale sup
Homéothermie Homéothermie
Température centrale Température centrale
Hypothermie
Hypothermie Hyperthermie
Thermogénèse Thermogénèse Thermolyse =
Energie
Zones d’homéothermie, d’hypothermie et d’hyperthermie
• Homéothermie : étendue des températures ambiantes pour lesquelles la température centrale est maintenue constante par une égalité de la thermogénèse et de la thermolyse
• Hypothermie : la thermolyse est supérieure à la thermogénèse
– Température létale inférieure
Zone d’homéothermie
• Dans la zone d’homéothermie le maintien de la température centrale peut se faire pour différents
niveaux de la thermogénèse et de la thermolyse avec la définition de 3 zones :
– La zone de neutralité thermique – La zone de lutte contre le froid
– La zone de lutte contre la chaleur
Thermogenèse & thermolyse dans la zone d’homéothermie et définition des températures
critiques (TC) Homéothermie Homéothermie
Thermolyse insensible
Energie
Neutralité thermique Lutte contre le
froid
Lutte contre le
froid Lutte contre
la chaleur
Zone de neutralité thermique
• Définition : Etendue des températures ambiantes pour laquelle
(i) La thermogénèse et la thermolyse sont à leur minimum et (ii) La thermolyse n’est assurée ni par sudation ni par une
augmentation de la fréquence respiratoire c’est-à-dire par une augmentation de la thermolyse insensible (évaporation d’eau)
• La zone de neutralité thermique est bornée par 2 températures critiques: la température critique
inférieure (TCI) et la température critique supérieure (TCS)
La température critique inférieure (TCI) et la température critique supérieure (TCS)
• Définitions:
– TCI : Température ambiante pour laquelle l’animal doit augmenter le niveau de sa thermogénèse pour compenser une augmentation de sa thermolyse
– TCS : Température ambiante pour laquelle l’animal doit augmenter le niveau de sa thermolyse
insensible (évaporation de l’eau) pour compenser
4-Les mécanismes de la
thermogénèse et de la thermolyse
• Thermogénèse
• Thermolyse – Sensible
• Conduction
• Convection
• Rayonnement
– Insensible ou par évaporation
• Perspiration
• Sudation
La thermogénèse
• Définition : ensemble des productions d’énergie
• Mesure : par calorimétrie indirecte avec la mesure de la consommation d’oxygène (VO2) et du rejet de de gaz carbonique (VCO2).
Origine de la thermogénèse
• Thermogénèse obligatoire – Métabolisme de base (MB)
• Thermogénèse facultative
– Toutes les autres dépenses liées aux activités
Thermogénèse obligatoire
– Métabolisme de base (MB)
• Métabolisme minimal chez un sujet à jeun, au repos et en zone de neutralité thermique
• Cas des ruminants et des rongeurs
– Coût de la permanence de la vie cellulaire
• Rein : 25% ; Cœur : 5-15% ; Respiration : 5-15%
Relation allométrique vs. loi des surfaces
Relation allométrique entre le poids
corporel (kg) et le métabolisme de base
Consommation d’oxygène par Kg de poids vif
et par heure en fonction du poids corporel
Thermogenèse & thermolyse basale
Espèce Poids (kg) KJ. 24h-1.kg-1 Watt
Homme 64 134.2 100
Vache 600 54.9 380
Mouton 46.4 112.9 60
Porc 128 79.8 120
Cheval 441 47.2 240
Chien 15 214.85 37
Chat 3.0 211.8 7.3
Rat 0.282 416.5 1.35
Souris 0.02 886.2 0.20
Cobaye 0.410 357.8 1.70
Lapin 2.98 234.2 8.0
Rhésus 4.2 206.0 10
Poule 2.0 296.8 7
Thermogenèse facultative liée aux activités
Activité Thermogenèse
(KJ. 24h-1) % du total
Prise de nourriture
(9h) 846.5 12.5
Rumination (8h) 50.2 0.7
Position debout (12h) 150.5 2.2
Thermolyse
• Ensemble des différentes déperditions énergétiques
– Se mesure par calorimétrie directe (joule, Watt)
• Deux types de thermolyse:
– Thermolyse sensible
• Perçue par l’individu (sensation de chaud/froid)
• 3 mécanismes: Conduction, convection & rayonnement
– Thermolyse insensible
• Non perçue par l’individu
• Evaporation de l’eau
Thermolyse sensible: conduction
– Exige un milieu matériel au contact de l’enveloppe – Faible importance sauf en décubitus
Thermolyse sensible : convection
– Exige un renouvellement de l’air ou de l’eau autour de l’enveloppe
Convection libre autour d’une main Convection forcée
Thermolyse sensible: rayonnement
Thermolyse sensible: rayonnement
• Tout corps émet des rayonnements électromagnétiques dont la longueur d’onde est fonction de la température de la zone d’émission
• Visible : 450-750nm; Infra-rouge : 10 000 nm
Image thermographique donnant une image globale de la répartition des températures cutanées ;
un code couleur (à droite) donne la
correspondance entre les couleurs et la température
Thermolyse sensible
• Somme des thermolyses par conduction, convection et rayonnement
• Fonction du gradient de température
• Exige pour être efficace que Tenveloppe >>Tambiante
• En cas d’ élévation importante de la température
Thermolyse insensible
• Evaporation de l’eau
– L’évaporation d’un gramme d’eau nécessite (emporte) 2400J ou 530 Cal
– Se fera selon deux grandes modalités chez les animaux domestiques
• Par sudation
• Par polypnée thermique
5-A partir de quelles températures
ambiantes les animaux luttent-ils
contre la chaleur et contre le froid?
Les températures critiques (TC)
Lutte contre le froid
Lutte contre
le froid Lutte contre la
chaleur
Neutralité Thermique
Notion d’isolation thermique
• Par analogie à la loi d’Ohm, on a voulu calculer des valeurs d’isolation thermique ayant une dimension de résistance
– L’isolation thermique est la résistance offerte à l’écoulement de l’énergie générée par la
thermogénèse.
Isolation thermique d’un bovin
• La thermogénèse d’un bovin à jeun de 500kg est de 347W; sa température rectale est de 38°C; on le place dans un calorimètre et on baisse la température ambiante jusqu’à ce que la
thermogénèse de base commence à augmenter; cette température (10°C) est par définition la TCI
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Conductance thermique
• L’inverse de l’isolation thermique
Espèces Conductance: W par m2 et par °C
Vache 10.5
Mouton mérinos 4-4.8 (toison fermée) Mouton Cheviot 8.2 (toison ouverte)
Conductivité de différents milieux
• En Calories par seconde par cm et par °C)
Matière conductivité
Argent 0.97
Aluminium 0.92
acier 0.11
verre 0.0025
Sol sec 0.0008
caoutchouc 0.0004
bois 0.0003
eau 0.0014
Tissu adipeux 0.00051
Air 0.000057
Calcul des différentes températures critiques inférieures (TCI) pour un niveau donné de
thermogénèse (HP)
Quelle est la TCI d’un bovin dont la thermogénèse (HP) est augmentée de 30% (451W) et dont le pelage a une isolation
thermique de 0.08°CW-1?
Quelle est la TCI d’un bovin dont la thermogénèse (HP) est augmentée de 30% (451W) et dont le pelage a une isolation
thermique de 0.08°CW-1?
Quelques facteurs de variation de la température critique inférieure
Toison en mm TCI en °C
0 31
7 (tonte à ras) 27
40 -40°
Age TCI en °C
Nouveau-né 27-33
Sevrage 24
Fin engraissement 0
Poids (Kg) TCI°C
40 (nouveau-né) 9
150 -2
350 -26
Températures critiques inférieures
Toison Vent (m/sec)
Ration HP
W par m2
TCI °C
5 0 À jeun 41 +31
10 0.2 A jeun 50 +25
5 0 entretien 60 +28
10 0.9 entretien 90 +13
60 4.3 entretien 90 -3
Le métabolisme de sommet (MS)
• Le MS (environ 5 fois le MB) est inférieur à celui qui est vu au cours d’un exercice physique maximal
Espèces Rapport
Homme 5
Mouton 7
Agneau 5kg 5
Porcelet NN 2
Chien 3.5
Chaton 2
Lapin 3.5
Canard 4.9
Les températures létales inférieures
• Peuvent se calculer comme les TCI
• La TLI est la température ambiante pour laquelle un animal peut encore maintenir sa température rectale pendant 1h grâce à son MS
Températures létales
Adulte Nourri Enlainé -100°C
Adulte Nourri Laine de 7mm -56°C
Adulte Nourri Laine 7mm
Vent 7m par sec -11°C
Adulte Nourri Laine 7mm
Vent 7m par sec Toison mouillée
+14°C
Agneau 5Kg -70°C
Agneau Vent fort -25°C
Agneau Vent & Pluie +4°C
La température critique supérieure
• Plus difficile à établir car elle dépend des réserves en eau, des capacités d’évaporation etc.
Températures létales supérieures
Espèces Température corporelle Température létale supérieure
Monotrème (échidné) 30-31°C 37°C
Marsupiaux 35-36°C 40-41°C
Insectivores (hérisson) 34-36°C 41°C
Homme 37°C 43°C
Mammifères euthériens 36-38°C 42-44°C
Oiseaux non passériformes 39-40°C 46°C
Oiseaux passériformes 40-41°C 47°C
Il est plus fréquent de voir des températures létales supérieures Il est plus fréquent de voir des températures létales supérieures