Homéothermie chez les animaux domestiques

Partie 3

PL Toutain

2014

Ecole Nationale Vétérinaire de Toulouse

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La lutte contre le froid

Stratégies de lutte contre le froid

• Augmentation de la thermogénèse• Limitation des pertes par thermolyse• Abandonner provisoirement le contrôle de la

température centrale (hibernation)

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Courbes de thermogénèse de différentes espèces de mammifères en fonction de la température ambiante

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Modalités de l’augmentation de la thermogénèse

• Thermogénèse mécanique– Augmentation du tonus musculaire– Frisson thermique

• Thermogénèse chimique– Foie, rein, cœur– Tissu adipeux brun

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Contribution à la thermogénèse des organes

• Muscle : 20%

• Rein : 10%

• Cerveau : 20%

• Foie, TD : 20%

• Cœur :13%

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Le frisson thermique

• Commence par une simple augmentation du tonus musculaire

• Fines trémulations puis tressaillement à une fréquence de 7-13Hz

• D’abord pour les muscles antigravitaires (masséters: claquement des dents sauf le nouveau-né)

• Puis cage thoracique (grelottement)• Généralisation à tous les muscles

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Le frisson thermique : muscles antigravifiques

• Muscles rouges impliqués dans la posture mais peu dans les mouvements (pas de risque d’ataxie) et muscles assurant un métabolisme oxydatif (pas d’accumulation d’acide lactique)

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Le frisson thermique : bases neurophysiologiques

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Formationréticulée

Centre respiratoire

(frisson inspiratoire)

Centre respiratoire

(frisson inspiratoire)

Motoneurone alphaMotoneurone gamma

MuscleMuscle

Cortex moteurCortex moteur

Neurone pyramidal

Fibre sensitive annulospirale

AnesthésiquesneuroleptiquesAnesthésiquesneuroleptiques

Fuseaux neuromusculairesFuseaux neuromusculaires

Système extrapyramidal

Frisson thermique

• 100% de l’énergie mécanique est transformée en chaleur

• Chaleur dégagée en périphérie plutôt que vers les organes vitaux

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Thermogénèse chimique

• Mise en évidence

– Mesure de la VO2 chez des rats curarisés acclimatés ou non au froid

• Seuls les rats acclimatés augmentent leur VO2

• Développement d’un tissu adipeux brun

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Tissu adipeux brun• Le tissu adipeux brun (ou graisse brune ou glande hivernale) est

avec le tissu adipeux blanc l'un des deux types de tissu adipeux.

• Il est abondant chez les nouveau-nés– Homme (23eme sem), mouton, veau, chat, rongeurs, lapin

mais il est absent chez le porcelet.• Sa principale fonction est d'assurer, grâce à la lipolyse de ses

adipocytes, la thermogenèse chez les animaux qui hibernent, les nouveau-nés qui ne sont pas encore capables de frissonner et chez l’homme adulte en cas d’acclimatement au froid (plongeurs ne pouvant pas frissonner)

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Le tissu adipeux brun

• Présent à la naissance chez les nouveau-nés sauf chez le porcelet

• Situé autour des grands troncs veineux

Localisation du tissu adipeux brun (TAB)

• Entre les scapula et autour des grands vaisseaux qui arrivent et repartent du cœur– Réchauffement prioritaire du SNC

• Autour des reins et dans le mésentère chez les ruminants– Chez les ruminants, la totalité du TA est brun à la

naissance (2-3% du PV)

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Tissu adipeux brun : structure

• Sa couleur brune (ressemble à du foie) est due à sa riche irrigation– 20% du débit sanguin chez les animaux acclimatés

au froid• Innervation par le SN sympathique• Adipocytes contenant des TG et riches en

mitochondries

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Lipolyse dans le TAB

• Lipolyse et dissipation locale de chaleur– La température locale peut excéder de 6°C la

température locale• Lipolyse essentiellement adrénergique (Noradrénaline

agissant sur des récepteurs bêta) • Rôles des hormones thyroïdiennes, du cortisol et de la

GH

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Rôle du TAB

• Réveil chez les hibernants• Acclimatement au froid chez

les espèces de petite taille (rongeurs, lapin, chat..) et l’homme (plongeurs de perles)

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Thermorégulation chez les nouveau-nés

• Les handicaps des NN

– Petite taille et rapport volume/surface défavorable

– Peu de phanères

– Immaturité du SNC

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Le lapereau

• Le TAB assure 70% de la thermogénèse• Rôle majeur du nid qui atteint 35°C

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Le porcelet (1)

• Pas de TA (ni blanc ni brun) à la naissance• Thermogénèse ne peut être augmentée que par frisson

thermique et avec uniquement des glucides comme source nutritionnelle

• Circulation pulmonaire plus limitée que chez l’adulte– TCI élevée: 35°C pendant les premières 24h et le

métabolisme de sommet ne dépasse pas 2 fois le MB et la température létale est de 23°C avec mort en hypoglycémie

• La néoglucogénèse ne se développe qu’à 5 jours et le TA blanc commence à fonctionner après une semaine (température létale de 4°C)

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Le porcelet (2)

• Les principales adaptations sont comportementales– Position recroquevillé

pour dormir– Blotissement en groupe

• Chauffage des maternités• Importance de la

température de la zone de couchage

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Comportement collectif d’épargne de la chaleur par blotissement (huddling) chez le porcelet

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Réduction de la thermolyse

• Augmentation de l’isolation thermique– Irrigation sanguine réduite vers les radiateurs

• Vasoconstriction périphérique• Température des extrémités (pieds, queue, cornes, oreilles…) réduite

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Les extrémités du chat (queue, pattes…) sont froidesLes extrémités du chat (queue, pattes…) sont froides

Réduction de la thermolyse: tronc

• Cas des mammifères marins et du porc (pas de fourrure) mais un double réseau vasculaire séparé par une épaisseur de tissu adipeux (lard hypodermique ou bardière).

• Le porcelet n’ayant pas de TA, il est vulnérable au froid

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Réaction de chasse de Lewis dans les oreilles de mouton placé à -10°C

• La vasoconstriction qui diminue le débit sanguin dans l’oreille pour limiter la thermolyse pourrait entraîner une anoxie locale; pour obvier à ce risque, des chasses sanguines surviennent régulièrement pour irriguer l’oreille

Toisons & fourrures• Barrière majeure à la thermolyse

– Sera fonction de la densité, de la longueur et de la structure du poil

• Densité: isolation thermique en °C/Mcal/par m² et par h:

– Toison de 1cm: 13, pelage de la vache: 4.6 et peau du porc: 1.2 (très faible densité pilaire de 320 par cm² contre 1000 pour le cheval)

• Longueur : isolation augmente avec la longueur– Impossible pour les espèces de petit format

• Structure ouverte ou fermée de la toison26

Adaptation au froid chez le chien de traineau

• Gradient de température dans l’épaisseur de la fourrure (70mm) chez un chien de traineau placé à -38°C

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Toison ouverte ou fermée

• Fermée ou ouverte – Adaptation à la pluviométrie, une

toison fermée (mérinos) pouvant accumuler 3kg d’eau ce qui supprime ses qualités isolantes (la conductance de l’eau est 50 fois supérieure à celle de l’air)

– L’eau glisse sur les mèches d’une toison ouverte et suintante (ex: race masham UK)

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Toisons et fourrures

• Structure du poil– Poil d’hiver et poil d’été

• Poils d’hiver denses, longs, fins et sans canal médullaire• Poils d’été moins denses, et avec canal médullaire (moins

isolant)

– Deux poussées annuelles de poils • Printemps, automne• Contrôlé par la photopériode (rôle de la prolactine)

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La lutte contre le foid

Piloérection

• Augmente les qualités isolantes du pelage– Chez le veau, double l’épaisseur du pelage et augmente de 30%

l’isolation thermique– Muscles arecteurs

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Rôle de la couleur• Avantage du blanc pour les animaux vivants sur la

neige– Mimétisme– Réflexion de poil à poil d’une partie des ondes

électromagnétiques jusqu’à la peau qui sera réchauffée (ours)

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Mécanismes comportementaux

• Migration ou hibernation• Formation de colonies

– Caribou• Posture

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Comportement collectif d’épargne de la chaleur : formation de colonie

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Adaptation morphologique du porc au froid et à la chaleur

Ces 2 porcs sont issus de la même race mais le porc de droite a été acclimaté au froid et le porc de gauche à la chaleur