Les températures extrêmes et les animaux

 

Les animaux face à la chaleur

  • Les poissons tropicaux agonisent et s'asphyxient dans une eau portée au-delà de 38°C.

  • Les oiseaux du désert ne peuvent supporter plus de 45°C environ.

  • Le serpent succombe à plus de 50°C.

  • Pour supporter des températures plus élevées, il faut être un microbe !

 

Les animaux face au gel :

exemple de la limande plie rouge

 

Constat :

Si beaucoup d'animaux migrent pour éviter le froid, des poissons, comme la limande plie rouge Pleuronectes americanus, fraie dans des eaux polaires qui gèlent à 1,9°C. 

 

Problème :

Comment la limande plie rouge peut-elle résister au froid qui règne dans les eaux polaires, sans que son sang ne gèle ?

 

Réponse de chercheurs canadiens :

Il existe une protéine antigel très répandue chez les poissons d'eaux froides. On la connaît depuis environ 30 ans. La morue, la plie, etc. possèdent des protéines qui abaissent la température de congélation de leur sang de 1 à 1,5 °C au-dessous de la température de gel de l'eau. Lorsque les cristaux de glace commencent à se former dans le sang, les protéines antigel se lient à la surface de la glace, de sorte que l'eau peut difficilement adhérer au cristal : les cristaux de glace restent miniatures et n'abîment pas les cellules des poissons.

La limande plie rouge possède cet antigel en trop petite quantité pour pouvoir résister à des températures inférieures à 1,5°C. En fait elle possède dans son sang une autre protéine antigel, beaucoup plus active : une certaine quantité de l'antigel courant fait reculer le point de congélation de 0,1°C, la même quantité de l'antigel de la limande plie rouge fait reculer le point de congélation de 1,1°C. Donc avec peu d'antigel, le sang de la limande plie rouge reste liquide.

 

Des antigels chez d'autres animaux

Pour supporter les rigueurs de l'Antarctique, la podure (puce) dispose aussi d’une sorte d’antigel, tout comme les fourmis, les tiques ou les araignées de nos contrées qui peuvent ainsi chercher leur nourriture sans geler. Ces antigels ne sont pas toujours des protéines :

  • La chenille de la tordeuse de la verge d’or qui s’enroule autour des feuilles de chênes et des vignes se confectionne un antigel pour l’hiver à base de 40% de glycérol qui lui permet d’abaisser son point de congélation jusqu’à -38°C.

  • Les rainettes et les grenouilles des bois se préparent pour l’hiver en accumulant du glycérol dans des proportions 45 à 90 fois supérieure à celle de l’homme. On retrouve du sucre dans tous leurs organes, jusqu’à 45 g/litre, ce qui leur permet de supporter une température de -8°C. Pour contrecarrer l’absence de dioxygène dans les cellules, ces animaux utilisent le glucose pour produire de l’énergie sous forme d’ATP. Ce processus peut durer une semaine chez la larve du Cynips qui vit sur les feuilles du chêne et jusqu’à trois jours chez la grenouille, le temps que la température remonte.

Ces antigels naturels intéressent l'industrie agro-alimentaire : ils permettent d'améliorer la résistance de certains produits à la congélation.

 

Les animaux face au gel :

exemple des animaux qui gèlent

  

Certains animaux à sang froid se laissent geler pendant l’hiver. La chenille du Bombyx du Groenland par exemple peut rester gelée plus de 10 mois par -50°C, les balanes et les moules des zones intertidales des côtes de Norvège gèlent lorsqu’elles sont exposées au vent glacé à marée basse. Certains amphibiens et reptiles qui hibernent se laissent aussi geler : ils ne respirent plus, leur coeur s’arrête de battre et leur sang ne circule plus. Seule une faible activité neurologique témoigne de leur survie. C’est ainsi que plusieurs variétés de reptiles, de tortues, de grenouilles et le serpent jarretière survivent à la congélation ! 

  • Or l’eau glacée détruit les constituants cellulaires : par osmose la congélation vide les cellules de leur eau jusqu’à ce que le volume intérieur franchisse un seuil critique en dessous duquel les parois cellulaires se brisent et libèrent leur contenu. 

  • De plus, lorsque la respiration et la circulation sanguine s’arrêtent, le métabolisme cellulaire devrait être détérioré, le fonctionnement des organes devrait être altéré et les tissus du cerveau devraient se nécroser au bout de 3 minutes. 

Problème :

Comment font les animaux qui survivent au gel ? 

 

Explication des zoologistes :

Dans certains cas, la survie au gel est possible grâce à la dessication (l'animal est desséché). 

Les tardigrades, petits animaux d'environ 1mm qui vivent dans les mousses et la vase, subissent sans dommages des températures extrêmement basses : préalablement desséchés puis placés dans l'air liquide à -190°C pendant 25 h, dans de l'hydrogène liquide par -254°C pendant 26 h, dans l'hélium liquide à -272°C pendant 3 h, ces petits animaux graduellement réchauffés puis humectés ont retrouvé leur activité !

Le tardigrade peut supporter une dessiccation complète, un échauffement de 115°C et subir un refroidissement à -200°C ! A cette très basse température sa vie est interrompue, son métabolisme est arrêté, mais il n’est pourtant pas mort. Le fait de l'humecter ensuite lui rend toute sa vigueur. 

 

Les animaux face au gel :

exemple des mammifères qui hibernent

  

Lorsque le métabolisme des mammifères ne permet pas de survivre aux rigueurs hivernales, l’hibernation reste la seule chance de survie.

On parle d'hibernation quand un mammifère ou un oiseau passe l'hiver à l'état de vie ralentie à l'abri du froid. Pendant l’hibernation, la température du corps baisse. Le hérisson, la marmotte, le loir, des chauves-souris hibernent.

En dormant et en abaissant leur température corporelle, les petits mammifères peuvent économiser jusqu’à 88% de leur ressources d’énergie et réduire leur métabolisme de 90 à 99% en prévision du dégel.

Certains, tel l’écureuil terrestre d’Alaska, laissent certaines parties du corps descendre sous 0°C mais préservent leurs organes vitaux.

 

Ne pas confondre avec hiVerner qui signifie passer à l’abri la mauvaise saison. Par exemple en Laponie, les rennes hivernent dans les forêts.

 

Les animaux face au gel :

"se vêtir" !

  

Le renard polaire supporte les grands froids grâce à son épaisse fourrure qui le protège jusqu'à -70°C, température à laquelle il commence seulement à ressentir les effets du froid !

 

Et l'homme ? Avec une température corporelle de 37.2°C, l'homme tombe est état d'hypothermie à partir de 35°C et devient inconscient à 33°C. Un skieur qui tombe dans une crevasse ou un pêcheur qui tombe dans l'eau glacée survivra jusqu'à ce que la température de son coeur franchisse le seuil de 30°C. S'il panique ou ne contrôle pas sa respiration il peut mourir en quelques minutes par hydrocution ou sous l'effet du stress. Dans l'eau à 0°C un homme normalement vêtu ne tient pas plus d'une demi-heure. Son corps en état d'hypothermie devra impérativement être réchauffé avant d'envisager de le "ressusciter" par des électrochocs. Mais l'homme peut s'adapter au froid. Si vous passez des vacances dans les régions polaires et que votre corps est au contact du froid, pendant 2-3 jours votre température corporelle va augmenter en moyenne de 1°C et tout votre corps va frissonner afin que l'énergie libérée par vos muscles vous réchauffe. Si les tremblements sont importants et continus, vous éprouverez des douleurs musculaires et la situation ne pourra pas se prolonger sans risque. Dans une situation normale, cette période d'adaptation dure 3 semaines au bout de laquelle vous pourrez vivre par -10°C sans protection particulière (en vêtement de travail) et votre corps ne frissonnera plus. Mais que la température vienne à descendre sous -10°C, des vêtements de laine et des anoraks en duvets naturels seront indispensables pour annuler l'effet du froid.

 

En savoir plus sur les facultés d’adaptation des organismes aux températures