Qu'est-ce que le métabolisme basal, la pertinence est calculée et les données

Il Le métabolisme basal Il peut être défini comme le corps des réactions chimiques de l'organisme à travers lequel 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 (TMS) et le taux métabolique basal (TMB).

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Le TMS est mesuré chez les animaux à dos froid, comme la plupart des poissons, des mollusques, des amphibiens et des reptiles. Le TMB est mesuré chez les animaux de sang chaud, comme les oiseaux et les mammifères.

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Unités de mesure des taux métaboliques

Le TMS et le TMB sont généralement exprimés en consommation (ML)₂, calories (citron vert), kilocalories (kcal), joules (j), kilojoules (kj) ou watts (w).

Une calorie est définie comme la quantité de chaleur nécessaire pour augmenter la température de 1 g d'eau de 1 ° C. Une calorie est égale à 4.186 Joules. Le Joule est la mesure fondamentale (oui, système international) d'énergie. Le watt, qui est égal à 1 joule par seconde, est la mesure fondamentale (SI) du transfert et de la transformation des taux d'énergie.

Conditions pour mesurer le métabolisme basal

Pour s'assurer que les valeurs obtenues par différentes études sont comparables, la mesure du TMS et du TMB exige que les animaux expérimentaux soient au repos et à jeûner. Dans le cas du TMB, ces animaux sont également nécessaires dans leur zone Thermoneutra.

Un animal est considéré au repos s'il est dans la phase inactive de son cycle quotidien normal, sans effectuer de mouvements spontanés, et sans stress physique ou psychologique.

Un animal est considéré comme le jeûne s'il ne creuse pas de nourriture de telle manière qu'il génère de la chaleur.

Un animal est considéré dans sa zone de Thermoneutra si pendant les expériences, il est maintenu dans l'intervalle de température dans lequel sa production de chaleur corporelle reste invariable.

Une méthode respiratoire pour mesurer le TMS et le TMB

- Volume ou pression constante Resping. L'animal est maintenu dans un récipient scellé. La pression change due à la consommation de ou₂ par l'animal, ils sont mesurés à température constante au moyen d'un manomètre. Le CO₂ Produit par l'animal est éliminé chimiquement par Koh ou Ascarita.

Si un respiomètre Warburg est utilisé, le changement de pression est mesuré en gardant le volume de conteneur constant. Si un breatomètre Gilson est utilisé, le changement de volume est mesuré en maintenant la pression constante.

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- Analyse des gaz. Il existe actuellement une grande variété d'instruments de laboratoire qui permettent de quantifier directement les concentrations de ou₂ et Cie₂. Cet instrument est très précis et permet des déterminations automatisées.

Méthodes de chaleur pour mesurer le TMS et le TMB

- Calorimétrie de la pompe. La consommation d'énergie est estimée en comparant la chaleur produite par la combustion d'un échantillon de nourriture non ingérée avec la chaleur produite par la combustion d'un échantillon équivalent de restes digérés (excréments et urine) de cet aliment.

- Calorimétrie directe. Il se compose de mesurer directement la chaleur produite par la flamme de combustion de l'échantillon.

- Calorimétrie indirecte. Mesure la production de chaleur en comparant la consommation de ou₂ et co-production₂. Il est basé sur la loi Hess de la somme de la chaleur constante, qui établit que dans une réaction chimique, une chaleur dépendante de la nature des réactifs et des produits est libéré.

- Calorimétrie de gradient. Si un flux de chaleur Q passe à travers un matériau d'épaisseur g, Une zone POUR et une conductivité calorique C, Le résultat est un gradient de température qui augmente avec g et diminue avec POUR et C. Cela permet de calculer les dépenses énergétiques.

- Chaleur différentielle. Il mesure le flux de chaleur entre une chambre qui contient l'animal expérimental et une chambre adjacente inoccupée. Les deux chambres sont isolées thermiquement sauf à la surface qui les unit, pour lesquelles ils échangent de la chaleur.

Métabolisme basal et taille corporelle

TMS et TMB varient non proportionnels à 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 mangé par la première serait beaucoup plus grande que sa propre masse corporelle, tandis que dans le cas de la seconde, ce serait l'inverse.

Cette disparité indique que, proportionnellement à sa taille, les besoins énergétiques des deux espèces sont différentes. L'étude de centaines d'espèces animales démontre que cette observation particulière fait partie d'un schéma général d'escalade métabolique quantifiable en termes de TMS et de TMB.

Par exemple, le TMB moyen (2200 J / H) de 100 g de mammifères n'est pas dix fois, mais seulement 5.5 fois, supérieur au TMB moyen (400 J / h) de 10 g de mammifères. De même, le TMB moyen de 400 g de mammifères (4940 J / H) n'est pas quatre fois, mais seulement 2.7 fois, supérieur au TMB moyen de 100 g de mammifères.

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Équation alométrique de l'escalade métabolique

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 = pour × M^b, dans laquelle pour et b Ils sont constants.

L'ajustement à cette équation explique mathématiquement pourquoi les TMS et les TMB ne varient pas proportionnellement à la masse des animaux. En appliquant des logarithmes des deux côtés, l'équation peut être exprimée comme suit

enregistrer(T) = log (pour) + b × log (M),

enregistrer(pour) et b Ils peuvent être estimés par analyse de régression linéaire entre les valeurs logarithmiques expérimentales (T) et log (M) de plusieurs espèces d'un groupe animal. Le journal constant (pour) est le point de coupe de la ligne de régression sur l'axe vertical. Pour sa part, b, qui est la pente de cette ligne, est la constante alométrique.

Il a été découvert que la constante alométrique moyenne de nombreux groupes d'animaux a tendance à être proche de 0,7. Dans le cas du journal (pour), Plus ses valeurs sont élevées, plus les taux métaboliques de l'objet du groupe animal de l'analyse.

Métabolisme basal, circulation et respiration

L'absence de proportionnalité du TMS et du TMB concernant la taille fait que les petits animaux ont de plus grands besoins ou₂ Par gramme de masse corporelle ces grands animaux. Par exemple, le taux de dépense énergétique d'un gramme de tissu baleine est bien inférieur à celui d'un gramme de tissu homologue de souris.

Les grands et petits mammifères ont du cœur et des poumons de tailles similaires par rapport à leur masse corporelle. Par conséquent, les taux de contraction du cœur et des poumons des secondes doivent être beaucoup plus importants que ceux des premiers pour pouvoir porter suffisamment ou₂ Aux tissus.

Par exemple, le nombre de battements cardiaques par minute est de 40 en éléphant, 70 chez un humain adulte et 580 dans une souris. De même, les humains respirent environ 12 fois et les souris environ 100 fois par minute.

Au sein de la même espèce, ces modèles sont également observés chez les individus de différentes tailles. Par exemple, chez les humains adultes, le cerveau est responsable d'environ 20% des dépenses métaboliques totales, tandis que chez les enfants de 4 à 5 ans, cette dépense atteint 50%.

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Métabolisme basal et longévité

Chez les mammifères, la taille du corps et le métabolisme cérébral et basal sont liés à la longévité par l'équation

L = 5,5 × C^0,54 × M^-0,34 × T^-0,42,

Où L C'est la longévité en mois, C C'est la masse du cerveau en grammes, M C'est la masse corporelle en grammes, et T C'est le TMB en calories par gramme 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, ceux-ci ont tendance à vivre plus que des mammifères de masse corporelle similaires.

Intérêt médical

Le TMB 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 le plus grand développement de la circulation maternelle et de la fonction rénale.

Le diagnostic de l'hyperthyroïdie peut être confirmé par l'augmentation de la consommation d'oxygène, c'est-à-dire un TMB élevé. Dans environ 80% des cas d'hyperactivité thyroïdienne, le TMB est d'au moins 15% plus élevé que la normale. Cependant, un TMB élevé peut également être causé par d'autres maladies.

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