le le métabolisme basal Il peut être défini comme l'ensemble des réactions chimiques dans le corps par lesquelles un animal dépense la quantité minimale d'énergie nécessaire pour maintenir ses processus vitaux. Ce montant représente généralement 50% ou plus du budget énergétique total d'un animal..
Le métabolisme basal est quantifié par des mesures standardisées de la dépense énergétique par unité de temps. Les plus courants sont le taux métabolique standard (MSR) et le taux métabolique basal (BMR)..
Le TMS est mesuré chez les animaux à sang froid, comme la plupart des poissons, mollusques, amphibiens et reptiles. Le BMR est mesuré chez les animaux à sang chaud, tels que les oiseaux et les mammifères..
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TMS et BMR sont généralement exprimés en consommation (ml) d'Odeux, calories (cal), kilocalories (kcal), joules (J), kilojoules (kJ) ou watts (W).
Une calorie est définie comme la quantité de chaleur nécessaire pour élever la température de 1 g d'eau de 1 ° C. Une calorie équivaut à 4 186 joules. Le joule est la mesure fondamentale (SI, système international) de l'énergie. Le watt, qui est égal à 1 joule par seconde, est la mesure fondamentale (SI) des taux de transfert et de transformation d'énergie.
Pour s'assurer que les valeurs obtenues par différentes études sont comparables, la mesure du TMS et du BMR nécessite que les animaux de laboratoire soient au repos et à jeun. Dans le cas du TMB, ces animaux doivent également être dans leur zone thermoneutre.
Un animal est considéré au repos s'il est dans la phase inactive de son cycle quotidien normal, sans mouvements spontanés et sans stress physique ou psychologique.
Un animal est considéré comme à jeun s'il ne digère pas les aliments d'une manière qui génère de la chaleur.
Un animal est considéré comme étant dans sa zone thermoneutre si, au cours des expériences, il est maintenu dans la plage de température dans laquelle sa production de chaleur corporelle reste inchangée..
- Respirométrie à volume ou pression constante. L'animal est conservé dans un contenant scellé. Changements de pression dus à la consommation d'Odeux par l'animal sont mesurés à température constante au moyen d'un manomètre. Le COdeux produit par l'animal est éliminé chimiquement par KOH ou ascarite.
Si un respiromètre Warburg est utilisé, le changement de pression est mesuré en maintenant le volume du récipient constant. Si un respiromètre Gilson est utilisé, le changement de volume est mesuré en maintenant la pression constante..
- Analyse de gaz. Actuellement, il existe une grande variété d'instruments de laboratoire qui permettent la quantification directe des concentrations d'O.deux et Ciedeux. Cet instrument est très précis et permet des déterminations automatisées.
- Bombe calorimétrie. La consommation d'énergie est estimée en comparant la chaleur produite par la combustion d'un échantillon d'aliments non consommés avec la chaleur produite par la combustion d'un échantillon équivalent de restes digérés (matières fécales et urine) de cet aliment..
- Calorimétrie directe. Il consiste à mesurer directement la chaleur produite par la flamme de combustion de l'échantillon.
- Calorimétrie indirecte. Mesure la production de chaleur en comparant la consommation d'Odeux et la production de COdeux. Il est basé sur la loi de Hess de la sommation constante de la chaleur, qui stipule que dans une réaction chimique, une quantité de chaleur est libérée en fonction uniquement de la nature des réactifs et des produits..
- Calorimétrie à gradient. Si un flux de chaleur Q traverse un matériau d'une épaisseur g, Une zone À et une conductivité thermique C, le résultat est un gradient de température qui augmente avec g et diminue avec À Oui C. Cela permet de calculer la dépense énergétique.
- Calorimétrie différentielle. Il mesure le flux de chaleur entre une chambre contenant l'animal expérimental et une chambre inoccupée adjacente. Les deux chambres sont isolées thermiquement à l'exception de la surface qui les relie, à travers laquelle elles échangent de la chaleur..
TMS et BMR varient de manière disproportionnée avec la taille des animaux. Cette relation est connue sous le nom d'escalade métabolique. Le concept peut être facilement compris en comparant deux mammifères herbivores de tailles très différentes, comme le lapin et l'éléphant..
Si nous quantifions le feuillage qu'ils mangent pendant une semaine, nous constaterions que le lapin mange beaucoup moins que l'éléphant. Cependant, la masse du feuillage mangée par le premier serait bien supérieure à sa propre masse corporelle, alors que dans le cas du second, ce serait l'inverse..
Cette disparité indique que, proportionnellement à leur taille, les besoins énergétiques des deux espèces sont différents. L'étude de centaines d'espèces animales montre que cette observation particulière fait partie d'un schéma général d'escalade métabolique quantifiable en termes de TMS et de BMR..
Par exemple, le BMR moyen (2200 J / h) de 100 g de mammifères n'est pas dix fois, mais seulement 5,5 fois, supérieur au BMR moyen (400 J / h) de 10 g de mammifères. De même, le BMR moyen des mammifères de 400 g (4940 J / h) n'est pas quatre fois, mais seulement 2,7 fois supérieur au BMR moyen des mammifères de 100 g..
La relation TMS (ou TMB), représentée par T, et la masse corporelle, représentée par M, d'un animal peut être décrit par l'équation classique de l'allométrie biologique, T = à × Mb, dans laquelle à Oui b ils sont constants.
L'ajustement à cette équation explique mathématiquement pourquoi le TMS et le BMR ne varient pas proportionnellement à la masse des animaux. En appliquant des logarithmes aux deux côtés, l'équation peut être exprimée comme suit
Journal(T) = journal (à) + b × journal (M),
Journal(à) O b peut être estimée par une analyse de régression linéaire entre des valeurs expérimentales de log (T) et journal (M) de plusieurs espèces d'un groupe animal. Le log constant (à) est le point de coupure de la droite de régression sur l'axe vertical. Pour sa part, b, qui est la pente de ladite droite, est la constante allométrique.
Il a été constaté que la constante allométrique moyenne de nombreux groupes d'animaux tend à être proche de 0,7. Dans le cas de log (à), plus leurs valeurs sont élevées, plus les taux métaboliques du groupe d'animaux analysés sont élevés.
Le manque de proportionnalité du TMS et du BMR par rapport à la taille fait que les petits animaux ont des besoins plus élevés en Odeux par gramme de masse corporelle que les grands animaux. Par exemple, le taux de dépense énergétique d'un gramme de tissu de baleine est bien inférieur à celui d'un gramme de tissu de souris homologue..
Les grands et les petits mammifères ont des cœurs et des poumons de tailles similaires par rapport à leur masse corporelle. Par conséquent, les taux de contraction du cœur et des poumons de ce dernier doivent être beaucoup plus élevés que ceux du premier afin de transporter suffisamment d'Odeux aux tissus.
Par exemple, le nombre de battements cardiaques par minute est de 40 chez un éléphant, 70 chez un humain adulte et 580 chez une souris. De même, les humains respirent environ 12 fois et les souris environ 100 fois par minute..
Au sein d'une même espèce, ces schémas sont également observés entre des individus de tailles différentes. Par exemple, chez l'homme adulte, le cerveau est responsable d'environ 20% des dépenses métaboliques totales, tandis que chez les enfants âgés de 4 à 5 ans, cette dépense atteint 50%..
Chez les mammifères, la taille du cerveau et du corps et le métabolisme de base sont liés à la longévité par l'équation
L = 5,5 × C0,54 × M-0,34 × T-0,42,
Où L est la longévité en mois, C est la masse du cerveau en grammes, M est la masse corporelle en grammes, et T est le BMR en calories par gramme et par heure.
L'exposant de C indique que la longévité des mammifères a une association positive avec la taille du cerveau. L'exposant de M indique que la longévité a une association négative avec la masse corporelle. L'exposant de T indique que la longévité a une association négative avec la vitesse du métabolisme.
Cette relation, bien qu'avec des exposants différents, est également applicable aux oiseaux. Cependant, ils ont tendance à vivre plus longtemps que les mammifères de masse corporelle similaire..
Le BMR des femmes peut doubler pendant la grossesse. Cela est dû à l'augmentation de la consommation d'oxygène causée par la croissance du fœtus et des structures utérines, et par le plus grand développement de la circulation maternelle et de la fonction rénale..
Le diagnostic d'hyperthyroïdie peut être confirmé par une consommation accrue d'oxygène, c'est-à-dire un BMR élevé. Dans environ 80% des cas d'hyperactivité thyroïdienne, le BMR est au moins 15% supérieur à la normale. Cependant, un BMR élevé peut également être causé par d'autres maladies.
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