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Homéothermie chez les animaux domestiques

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Academic year: 2022

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Texte intégral

(1)

Homéothermie chez les animaux domestiques

PL Toutain 2014

Ecole Nationale Vétérinaire de Toulouse

(2)

Plan

Eléments de la balance énergétique

Lutte contre la chaleur

Lutte contre le froid

(3)

1-Les définitions

(4)

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)

(5)

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

(6)

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

(7)

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

(8)

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

(9)

2-La température rectale

(10)

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)

(11)

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

(12)

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

(13)

Exemples de facteurs de variation

de la température centrale

(14)

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

(15)

Température corporelle:

Influence de la race

• Moutons à cornes ont une température inférieure

• Mérinos ont une température supérieure de

0.3°C

(16)

Température corporelle:

Influence du niveau de production

Influence majeure – Veau en batterie – Vache allaitante

(17)

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

(18)

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

(19)

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

(20)

Température corporelle Rythmes circadiens

38.7 38.9

T (°C) 39.1

• Variations diurnes de la température

(21)

3-Éléments de l’équilibre thermique

(22)

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 chaleurLa thermolyse ou déperdition de chaleur

– Thermogénèse et thermolyse ont la même dimension et se mesurent en Joule

(23)

Température ambiante, Température centrale, thermogenèse et thermolyse

T. létale sup

Homéothermie Homéothermie

Température centrale Température centrale

Hypothermie

Hypothermie Hyperthermie

Thermogénèse Thermogénèse Thermolyse =

Energie

(24)

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

(25)

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

(26)

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

(27)

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)

(28)

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

(29)

4-Les mécanismes de la

thermogénèse et de la thermolyse

Thermogénèse

Thermolyse – Sensible

• Conduction

• Convection

• Rayonnement

– Insensible ou par évaporation

• Perspiration

• Sudation

(30)

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).

(31)

Origine de la thermogénèse

Thermogénèse obligatoire – Métabolisme de base (MB)

Thermogénèse facultative

– Toutes les autres dépenses liées aux activités

(32)

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

(33)

Relation allométrique entre le poids

corporel (kg) et le métabolisme de base

(34)

Consommation d’oxygène par Kg de poids vif

et par heure en fonction du poids corporel

(35)

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

(36)

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

(37)

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

(38)

Thermolyse sensible: conduction

– Exige un milieu matériel au contact de l’enveloppe – Faible importance sauf en décubitus

(39)

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

(40)

Thermolyse sensible: rayonnement

(41)

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

(42)

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

(43)

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

(44)

5-A partir de quelles températures

ambiantes les animaux luttent-ils

contre la chaleur et contre le froid?

(45)

Les températures critiques (TC)

Lutte contre le froid

Lutte contre

le froid Lutte contre la

chaleur

Neutralité Thermique

(46)

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.

(47)

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

47

(48)

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)

(49)

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

(50)

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?

(51)

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

(52)

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

(53)

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

(54)

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

(55)

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

(56)

La température critique supérieure

• Plus difficile à établir car elle dépend des réserves en eau, des capacités d’évaporation etc.

(57)

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

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