Lepotila

Lepotilan on tila hypotermian ohjata useita päiviä tai viikkoja, jonka avulla eläimet säästämään energiaa aikana talvella . Lepotilan aikana eläimet hidastavat aineenvaihduntaa hyvin matalalle tasolle, alentavat kehon lämpötilaa ja hengitystaajuutta vähitellen ja hyödyntävät aktiivisten kuukausien aikana varastoituneita kehon rasvavaroja .

Lepotila on osa kylmään sopeutumisstrategioita sekä muuttoliike , kylmänkestävyys ( euroopan majavakarva , napakettujen rasvavarastot , luonnollinen kylmäsäilytys ), hyönteisten elinkaari, joka antaa mahdollisuuden siirtyä lajeista riippuen valtioon muna, toukka, jota joskus suojaa kotelo tai tuppi tai nymfi.

Yksi eläin, jota jotkut virheellisesti pitävät hibernatorina, on karhu . Tämä johtuu siitä, että vaikka hänen sykkeensä hidastuvat, karhun ruumiinlämpö pysyy suhteellisen vakaana ja se voidaan helposti herättää. Sama pätee mägeriin , pesukarhuihin ja possumeihin . Karhut ovat puoliksi talvehtivia, joten puhumme talvehtimisesta .

Eläimiä pidetään talvihorroksessa ovat: murmelit , dormice , leots , kentällä oravia , siilit , tanrekit , setifer , Nuttall n kehrääjä , haisunäätien, sekä joitakin hamsterit , hiiret, lepakot .

Koskien kylmäverinen eläimiä kuten sammakoita , liskoja , kilpikonnia tai tiettyjä kaloja , puhumme tarkemmin ja huurtumisen .

Määritelmä

Homeotermien toiminnan talvella hidastamista tai lopettamista on kolme päätyyppiä , joista vain viimeinen voidaan luokitella varsinaiseksi lepotilaksi:

Suurin osa nisäkkäistä pakotetaan pitämään vakio lämpötila kylmässä ympäristössä säätämällä sen lämpötilaa fysiologisilla prosesseilla, joita kutsutaan termogeneesiksi .

Vastaava tila kesällä on estimointi ( kesän uni), jonka omaksui esimerkiksi Niilin krokotiili, joka hautaa itsensä mutaan kuumana aikana.

Vanhin tunnettu eläin, joka on saattanut pystyä hibernoitumaan , on Lystrosaurus , endoterminen terapia, joka asui Ylä-Permin ja Keski- Triasin välillä .

Talvilajien luokat

Siirtyminen lepotilaan

Useita kuukausia ennen lepotilaa lepotilat varastoivat ja kuluttavat paljon ruokaa . Esimerkiksi orava nousee 150 grammasta ruumiinpainoon 350 grammaan. Varannot ovat pääosin ihon alle varastoituneita lipidivarastoja .

Sitten lepotilat rakentavat uransa, joita kutsumme hibernakulumiksi . Hernernaculum valitaan välttämään merkittäviä lämpövaihteluita. Eläimet asettavat itsensä asentoon, joka pitää maksimaalisen lämmön, yleensä pallossa.

Ruumiinlämpö eläimen sitten pudota dramaattisesti, kunnes sisäinen lämpötila lähestyy ° C: ssa tai ° C . Lämpösäätely ei lopu ja termogeneesi alkaa uudelleen ylläpitääkseen eläimen sisäisen lämpötilan hyväksyttävässä lämpötilassa. Lepotila ei ole passiivinen tila.

Fysiologia lepotilassa

Sisäisen lämpötilan lasku johtaa eri toimintojen säätöön. Aineenvaihdunta pienenee 98%.

Laskua on:

Hermosto on reaktiivinen. Kuitenkin vain aivojen alueet, joilla on merkitystä autonomisissa vegetatiivisissa toiminnoissa (kuten hengitys ), pysyvät todella aktiivisina. Muut alueet eivät osoita spontaania kortikaalista aktiivisuutta. Mutta eläin reagoi meluun, kosketuksiin jne.

25 ° kehon lämpötilan alapuolella elektroencefalogrammi on tasainen.

Verenkierron nopeuden lasku edellyttää sen hyytyvyyden alentamista hyytymän muodostumisen riskin välttämiseksi. Tämä tapahtuu alentamalla verihiutaleiden määrää ja hyytymistekijöitä.

Nukkumisjaksoille on ominaista hengityselinten näkökulmasta hengitysjaksojen purkaukset, jotka on leikattu pitkittyneillä apnoeilla (jopa tunti siilissä tai trikoot). Heikko kaasunvaihto keuhkoissa edistää liuenneen hiilidioksidin kertymistä elimistöön , joka happamoittaa verta (kutsutaan hengitystiesidoosiksi).

Lepotilan aikana tapahtuu säännöllisiä herätyksiä vaihtelevina aikoina, mutta hyvin harvinaisia, ja yhä useammin, kun saavumme lepotilan loppuun. Herätyskello kestää muutaman tunnin ja vastaa nopeaa lämpötilan nousua. Tämä koskee kaikkia lepotiloja vaihtelevin väliajoin. Esimerkiksi kultainen hamsteri herää 3-5 päivän välein, kun taas orava herää 15 päivän välein. Näiden heräämisten aikana eläin kääntyy hibernakulaariin, syö, virtsaa ja nukahtaa takaisin. Ablaatiokokeissa of neuronien että hypotalamus osoitti tukahduttaminen nämä heräämisiä ja eläimen kuoleman. Nämä herätykset ovat siis perustavanlaatuisia, ja ne mahdollistavat erityisesti aineenvaihduntajätteen poistamisen, jonka kertyminen on erittäin myrkyllistä. Nämä herätykset sisältävät ns. Värisevän termogeneesin , toisin sanoen käyttämällä ruskeaa rasvakudosta. 90% painonpudotuksesta lepotilan aikana johtuu näistä herätysvaiheista.

On huomionarvoista, että lepotilassa olevan eläimen aivojen CA3-alue läpäisee samat synaptiset regressiot kuin Alzheimerin tautia sairastavan ihmisen aivot . Mutta lepotiloissa nämä regressiot ovat palautuvia ja niiden uskotaan olevan aivosolujen tuottamien tau- proteiinien hyperfosforylaatioiden (peruuttamattomia potilailla, joilla on Alzheimerin tauti tai progressiivinen supranukleaarinen halvaus ) ja defosforylaatioiden, kun yhteydet muodostuvat uudelleen.

Lepotilan hallinta

Sisäinen kello

Kausiluonteisissa lepotiloissa eläin siirtyy lepotilaan, vaikka ulkolämpötila pysyisikin korkealla. Vankeudessa ja ilman ulkoista ärsykettä esiintyy aina horrostilanne, mutta sykli alkaa aikaisemmin ja aikaisemmin vuodessa. Se on endogeeninen lepotilan rytmi, mutta luonnollisissa olosuhteissa ulkoiset olosuhteet synkronoivat lepotilaan siirtymisen uudelleen aloittaakseen ja päättyäkseen strategisina aikoina.

Ulkoiset tai eksogeeniset tekijät

Tekijöistä, kuten valoisa aika ja lämpötila synkronoida nämä rytmit. Samasta lajien puhkeamista lepotilaan on aikaisemmin, kun väestö on enemmän pohjoisesta tai suurempi korkeus .

Kulutettujen rasvahappojen tyyppi vaikuttaa aineenvaihduntaan ja lepotilan kestoon. Monityydyttymättömät rasvat, jotka stimuloivat / pidentävät lepotilaa; tyydyttyneet rasvat vähentävät lepotilaa.

N-3 PUFA (monityydyttymättömät rasvat, joissa on runsaasti omega 3: ta) -tyyppiset rasvat vähentävät lepotilaa, kun taas n-6 PUFA (monityydyttymätön rasva, jossa on runsaasti omega 6: ta) edistävät lepotilaa.

Sisäiset tai endogeeniset tekijät

Sisäiset tekijät, kuten pienemmät sisäiset varaukset tai veritekijä, on korostettu. Injisoimalla talvessa olevan oravan verta ei-lepotilassa olevaan maa-oravaan havaitaan, että se siirtyy lepotilaan. Sisäiset horrostekijät kiertävät siis veressä (nämä tekijät ymmärretään edelleen huonosti). Viimeaikaisten tutkimusten mukaan hypotalamuksen preoptinen alue antaa kehon asetuspisteen laskea ° C : seen joillakin lajeilla.

Sukuelimiin uskotaan myös olevan osallisena inhiboimaan lepotilaan. Kokeellisesti testosteronin injektio aiheuttaa lepotilan loppumisen.

Kun maksa on valmistettu proteiineja muodostamalla kompleksi: HPC (kompleksi lepotilasta proteiinit). Tämä kompleksi koostuu proteiineista HP20, HP22, HP27 ja HP55. Näiden HPc: n veritason lasku edeltää lepotilaa. Sykli kääntyy aivo-selkäydinnesteen (CSF) tasolla: itse asiassa HPc: n maksimitaso saavutetaan siellä lepotilassa. Huomaa myös, että HP50-proteiinia ei koskaan ole aivo-selkäydinnesteessä, mutta jälkimmäinen sisältää HP20: ta. Tämän proteiinin uskotaan kulkeutuvan verestä CSF: ään suonikalvon pinnalla , aivojen alueella, jossa tätä nestettä tuotetaan.

Lepotila solutasolla

Soluprosessit pysäytetään tai ainakin hidastuvat huomattavasti useilla tavoilla: kuten lepotilassa lepotilassa

Tiettyjen komponenttien fosforylaatio

Fosforyyliryhmät kiinnittyvät natriumpumppuihin ja kaliumpumppuihin estäen siten näiden ionien vaihdon solunsisäisten ja solunulkoisten osastojen välillä. Lisäksi fosforyyliryhmät kiinnittyvät ribosomeihin , mikä estää proteiinien biosynteesin .

Solun energian lähde lepotilassa

Kun taas solujen energia saadaan yleensä ensisijaisesti hapetus on glukoosin molekyylien , lipidien tullut ensisijainen energian lähde lepotilan aikana.

Hidasta DNA-transkriptiota

Asetyylitransferaasi edistää siirtymistä histonien niiden tilan asetyloidaan ja asetyloitu tilaan. Tämä aiheuttaa lisääntynyttä DNA: n kondensaatiota , joka sitten kiertyy tiukemmin histonien ympärille ja tekee geeneistä vähemmän saatavissa.

Lisäksi RNA-polymeraasit eivät ole enää aktiivisia, mikä vähentää edelleen transkriptiomahdollisuuksia.

Kehon lämpötilan laskun solullinen alkuperä

In ruskea rasvakudos , sisempi kalvo mitokondrioita on irrottamista proteiineja, jotka helposti sallivat protoneja kulkea , mikä tekee mahdolliseksi vähentää konsentraatiogradientti kahden osaston välillä sijaitsevat kummallakin puolella tämän kalvon. ATPaasi tuottaa siten vähemmän ATP: tä. Siksi protonien virtaus ruokkii pääasiassa lämpötilan nousua erottamalla proteiineja. Lepotilan aikana näiden irrottavien proteiinien aktiivisuus vähenee.

Poistu lepotilasta

Lepotilasta poistumiselle on ominaista kehon eri osien nopea lämpeneminen, lisääntynyt syke jne. Nämä mekanismit ovat nopeampia kuin lepotilaan siirtyminen. Kaikki palautuu muutamassa tunnissa.

Kalvosopeutukset lepotilan aikana

Eläinsolujen kalvo koostuu lipidikaksoiskerroksesta, joka on nestemäistä normaalissa lämpötilassa. Kylmä lämpötilan lähestyessä ° C aiheuttaa kalvon juoksevuuden katoamisen paitsi lepotilassa olevissa, koska niiden kalvojen lipideissä on tyydyttymättömiä rasvahappoja suurempi kuin ei-lepotilassa olevissa. Lisäksi jälkimmäisissä on "chaperone" -proteiineja, jotka suojaavat lipidejä niiden faasin muutokselta (rasvahapot pitävät juoksevuuden kalvossa).

Talviolojen energiaominaisuudet

Lepotilat ovat yleensä keskikokoisia eläimiä.

Jos ne ovat liian pieniä, niiden aineenvaihdunta on erittäin voimakasta, mikä estää pitkät lepotilat, koska jopa pienemmällä sykkeellä varat eivät riittäisi.

Jos ne ovat suuria, aineenvaihdunta on suhteellisen vähäistä, joten lämpötilan nousu vie useita päiviä, mikä on vaikea kuvitella lepotilan jälkeen. Tutkijat uskovat, että jotta lepotila olisi voitto eläimen selviytymiselle, sen ei tulisi ylittää 7  kg . Sen lisäksi heräämisen aikana tarvittava energia olisi liian merkittävä.

Lepotiloissa lepotila on aina kannattavaa energian kannalta ja vastaa energiansäästöä. Esimerkiksi yhdysvaltalaiselle Perognathus- hiirelle , jos se siirtyy lepotilaan 100 tunniksi, se kuluttaa 7,7 ml happea grammaa painoa kohti, kun taas samalla ajanjaksolla estämällä lepotilaan siirtyminen, se kuluttaa 40 ml happea grammaa kohti 100 tuntia 37  ° C: n ylläpitämiseksi .

Kiinnostus lääketieteeseen

Jäähdytys sallii pidemmän eloonjäämisen esimerkiksi hukkumisen yhteydessä, mikä mahdollistaa elvytyksen myös pitkittyneen sydänpysähdyksen jälkeen. Kudosten säilyttämistä jäähdyttämällä käytetään myös elinsiirtoihin, elinten kuljettamiseen, tai vastaanottajalle sydämensiirron yhteydessä, mikä edellyttää verenkierron väliaikaista keskeyttämistä.

Horrostila ihmisillä

Huomautuksia ja viitteitä

  1. François Ramade , ekologian elementit , Dunod,2009, s.  111.
  2. (sisään) Brian Barnes, "  Jäätymisen välttäminen nisäkkäässä: ruumiinlämpötilat alle 0 ° C arktisella lepotilassa  " , Science , voi.  244, n °  4912,1989, s.  1593–1595 ( DOI  10.1126 / tiede 2740905 ).
  3. Julie Kern, "  Olennot olisivat selviytyneet Permin-Triasin sukupuutosta lepotilan ansiosta  ", Futura Planète ,28. elokuuta 2020( lue verkossa , kuultu 3. marraskuuta 2020 ).
  4. Jouvet, Michel, "  Unitilojen fylogeneesi  ", Acta Psychiatrica Belgica ,1994, s.  256-267 ( luettu verkossa , käytetty 8. kesäkuuta 2021 )
  5. Roger Goux, "  Kuinka eläimet viettävät talven?"  » , Sivustolla bourgogne-nature.fr ,10. tammikuuta 2016.
  6. "  Monityydyttymättömien rasvahappojen vaikutukset lepotilaan ja elimistöön: katsaus ja hypoteesi  "
  7. "  Optimaalinen varastorasvakoostumus kullanväristen oravien (Spermophilus lateralis) horrostilaan  "  : "lukuisat tutkimukset ovat osoittaneet, että linolihapon (monityydyttymättömien rasvahappojen) määrän lisääminen ruokavaliossa parantaa lepotilaa"
  8. "  Monityydyttymättömien rasvahappojen vaikutukset lepotilan fysiologiaan Etelä-Amerikan pussieläimessä, Dromiciops gliroides  "  : " Eutherialaisten tyydyttymättömiä rasvahappoja (ts. Rasvahappoja, joissa on vähintään yksi kaksoissidos) sisältävä ruokavalio pidentää rintakehää, vähentää aineenvaihduntaa ja sallia lepotilan alemmissa lämpötiloissa "
  9. "  Rasva-aineenvaihdunta lepotiloissa: välttämättömien rasvahappojen merkitys1  "
  10. "  Ruokavalion lipidit vaikuttavat lepotilan alkamiseen puutarhan asuntolassa (Eliomys quercinus): vaikutukset sydämen toimintaan  "  : "N-6: n monityydyttymättömien rasvahappojen (PUFA) lisääntynyt ravinnokyky, (...) antaa eläimille mahdollisuuden tavoittaa alavartalo lämpötilat, pidentää torpor-ottelun kestoa ja johtaa pienempiin energiankulutuksiin lepotilan aikana. Päinvastoin, ruokavalion n-3 PUFA vaikuttaa negatiivisesti horrostilaan ”
  11. "  Human hibernation  ", BMJ: British Medical Journal , voi.  320, n °  7244,6. toukokuuta 2000, s.  1245 ( ISSN  0959-8138 , PMID  10797035 , PMCID  PMC1117993 , luettu verkossa , käytetty 30. maaliskuuta 2018 )
  12. "  on republikaaninen  " ,12. marraskuuta 1899(käytetty 10. elokuuta 2019 )
  13. "  Pariisin antropologisen seuran tiedotteet ja muistelmat  " (katsottu 20. elokuuta 2019 )
  14. "  Ihminen hibernates tieteen mukaan  " , FIGARO ,19. marraskuuta 2009(käytetty 30. maaliskuuta 2018 )
  15. "  Nykyaikainen ihminen osaa vielä lepotilaan  ", Le Figaro ,24. marraskuuta 2009( ISSN  0182-5852 , luettu verkossa , kuultu 30. maaliskuuta 2018 )
  16. (in) Justin McCurry ja Alok Jha , "  Loukkaantuneet retkeilijä selviytyi 24 päivää siitä vuorelle 'lepotilassa'  " päälle Guardian ,21. joulukuuta 2006(käytetty 30. maaliskuuta 2018 )

Katso myös

Bibliografia

Aiheeseen liittyvät artikkelit

Ulkoiset linkit