Les surfaces d'échange entre l'animal et le milieu

Introduction

À l'instar de l'organisme humain, les organismes animaux sont composés d'eau, répartie dans les compartiments intracellulaire et extracellulaire, de substances minérales et de molécules organiques représentées principalement par les glucides, lipides, protéines et acides nucléiques.

Les cellules constituant les organismes animaux sont hétérotrophes pour le carbone, organotrophes, chimiotrophes et aérobies. Leur métabolisme comporte une voie majeure, la respiration cellulaire. Elle a pour substrats des molécules organiques, sources de carbone et d'électrons, permet l'extraction de l'énergie chimique des liaisons de ces molécules, utilise le dioxygène comme accepteur final des électrons. Elle produit des déchets, en particulier du dioxyde de carbone.

À l'échelle de l'organisme, le métabolisme cellulaire se traduit par des échanges de matière et d'énergie avec le milieu de vie.

Le dioxygène est prélevé dans le milieu et le dioxyde de carbone y est rejeté, par la fonction d'échanges gazeux respiratoires généralement réalisée par un appareil respiratoire.

Les molécules organiques sont obtenues par la fonction d'alimentation, dont le support anatomique est l'appareil digestif. Les aliments prélevés dans le milieu apportent les molécules organiques dont l'énergie est extraite par des réactions constituant le catabolisme comme l'oxydation du glucose par la glycolyse et la dégradation des acides gras par la β oxydation. Ils sont aussi à l'origine des molécules substrats des réactions constituant l'anabolisme, permettant la constitution de réserves énergétiques comme la synthèse du glycogène par glycogénogenèse et la synthèse de triglycérides dans le tissu adipeux, ou utilisées dans la synthèse des macromolécules structurales et informationnelles de l'organisme comme le collagène et les acides nucléiques. Ils apportent en outre des vitamines, notamment impliquées dans la catalyse enzymatique, des substances minérales indispensables aux échanges osmotiques, à la conduction neuronale et à la contraction musculaire, ainsi que de l'eau qui joue le rôle de milieu réactionnel et de substrat du métabolisme.

Les réactions du métabolisme produisent des déchets non utilisables et parfois toxiques. La fonction d'excrétion mise en œuvre par l'appareil excréteur permet leur élimination. Ainsi, les déchets azotés primaires provenant du catabolisme des acides aminés et des acides nucléiques sont principalement représentés par de l'ammoniaque, converti en molécules moins toxiques comme l'urée et l'acide urique. Ils sont ensuite évacués dans l'urine. L'eau est le vecteur des déchets.

Finalement, le fonctionnement et le renouvellement des constituants des cellules et de l'organisme implique des échanges de matière et d'énergie avec le milieu de vie, qu'il s'agisse de prélèvements ou de rejets. Les régions corporelles assurant ces échanges sont situées à l'interface entre le milieu intérieur et le milieu extérieur. Elles portent le nom de surfaces d'échange ou d'échangeurs.

Quelle sont les caractéristiques structurales des surfaces d'échange entre l'animal et le milieu de vie ?

Comment sont réalisés les échanges de matière et d'énergie au niveau des échangeurs ?

Quelles sont leurs adaptations à leurs fonctions et vis-à-vis des caractéristiques de l'animal ?