La température interne de la cellule change-t-elle en réponse à un changement de température externe?

Remi.b

2015-08-23 21:36:39 UTC

view on stackexchange narkive permalink

Certaines espèces sont homéothermes (la température interne n'est pas affectée par un changement de température externe) et d'autres sont des poikilotherm (changements de température interne en réponse à la température externe). Ces concepts s'appliquent à des niveaux individuels.

Qu'en est-il des cellules (cellules unicellulaires ainsi que cellule dans un organisme multicellulaire)? Je sais que les cellules réagissent aux changements de température. Par exemple, la quantité de cholestérol dans la membrane cellulaire peut varier en réponse à la température afin de maintenir une fluidité de membrane à peu près constante ( ref). Mais cela n'empêche pas la température interne de changer.

Question

Lorsque la température externe de la cellule change, cela affecte-t-il la température interne? J'espère que le processus est suffisamment général pour ne pas avoir à spécifier un organisme particulier. S'il est nécessaire de parler d'un organisme particulier, considérez une levure par exemple. Comment la température interne d'une levure varie-t-elle avec un changement de température externe?

MODIFIER

Mes connaissances en physique étant très limitées, je n'ai pas Pensez même à la loi de Fourier avant de lire la réponse et le commentaire de @Eli Korvigo et le commentaire de @ AMR. Faisons donc quelques calculs:

Si nous considérons une cellule sphérique de surface $ 4 \ pi r ^ 2 $, où $ r $ est le rayon, alors la perte de chaleur est $ 4 \ pi r ^ 2 \ cdot \ Delta T \ cdot K $ ( loi de Fourier), où $ \ Delta T $ est le différentiel de température et $ K $ est la conductivité thermique. Alors le rapport de la production de chaleur $ H $ sur la conductivité thermique $ K $ (pour faire face à ce changement de $ \ Delta T $ ° C) est $ \ frac {H} {K} = 4 \ pi r ^ 2 \ Delta T $. Si $ r = 10 ^ {- 6} $ mètres et $ \ Delta T = 2 $ ° C, alors $ \ frac {H} {K} ≈ 10 ^ {- 11} $. Ai-je raison?

Ce rapport n'est-il vraiment pas réaliste pour une cellule? La conductivité thermique de l'eau est $ k = 0,56 \ frac {W} {m \ cdot K} $ ( réf.) et la production de chaleur par cellule est de 34 $ \ cdot 10 ^ {- 12} $ W ( réf.). Le ratio est donc de l'ordre de 10 $ ^ {- 11} $ aussi! Ai-je raison?

Est-il donc vraiment impossible pour une cellule de réguler sa température?

Lorsque vous effectuez une culture cellulaire / tissulaire, vous apprenez à travailler rapidement afin de ne pas garder vos cultures hors de l'incubateur pendant très longtemps. Assurez-vous qu'il est réglé sur 37 * et que votre prise de CO2 n'est pas à vide. En bref, les cellules sont adaptées à l'environnement dans lequel elles ont évolué. Les cellules de mammifères ne répondent pas bien à un environnement sec, trop froid ou trop chaud et à l'oxygène et à environ 5% de CO2 à la culture. Les bactéries sont assez robustes et ont une gamme plus large où elles peuvent survivre, mais elles ne poussent généralement pas en dehors de leur gamme idéale. Pour E. coli, par contre, c'est 37 * car ils ont évolué dans le tube digestif des mammifères.

Pensez-y de cette façon. Vous arrivez à quelques centaines de mètres du sommet du Cervin à la tombée de la nuit en janvier. Vous pouvez dormir exposé, dans une tente, ou dans une tente dans un sac de couchage cocon, ou dans une tente avec sac de couchage et quelques partenaires d'escalade. Option 1, vous serez probablement gravement hypothermique le matin ou peut-être mort. Option 2, vous ne serez probablement pas beaucoup mieux lotis. Option 3, vous devriez être d'accord, même si vous craignez peut-être de décompresser le sac le matin. Option 4, la température de la tente sera probablement aussi plus chaude que la température ambiante à l'extérieur.

Je comprends que les cellules (unicellulaires ou non) ont leur niche écologique. Mais ce n'est pas parce que vous avez une telle niche que vous n'évoluerez pas pour réguler votre température intérieure afin de vous étendre sur cette niche (comme le font les mammifères par exemple). Je pense donc que la question demeure (les cellules (levure par exemple) sont-elles capables de réguler leur température intérieure).

Je dirais qu'il existe une gamme de réponses au changement environnemental que subit la cellule, mais aucune cellule individuelle n'a la capacité de réguler la température. Ils peuvent répondre au changement, mais vous avez besoin de systèmes pour contrôler réellement la température. Les organismes multicellulaires sont plus grands que la somme de leurs parties, donc même si nous (les animaux à sang chaud) pouvons systématiquement apporter des modifications à l'activité métabolique qui régule la température centrale, c'est le résultat de la réponse collective plus que celle de toute cellule individuelle.

Et cela ne concerne que les mammifères. Il existe de très gros reptiles qui ne sont pas capables de maintenir leur température corporelle, même s'ils ont la masse critique pour le faire. Leur réponse au froid est l'hibernation, ou dans le cas des très gros, les dinosaures, l'extinction.

Et je sais que vous êtes conscient de ces choses, mais je pense que vous êtes tellement concentré sur les spécificités techniques de votre question que vous oubliez ce que vous savez sur les raisons pour lesquelles le multicellularisme est apparu en premier lieu. On peut faire valoir que les parois cellulaires procaryotes sont des adaptations aux extrêmes des environnements qu'elles vivent, mais cela signifie-t-il qu'elles gèrent activement la situation ou qu'elles sont simplement adaptées à un plus large éventail d'environnements car elles doivent faire cavalier seul, pour la plupart survivre et transmettre leurs gènes?