L’un des défis inhérents à un mode de vie marin est de maintenir un équilibre interne contre les pressions osmotiques externes. Les membranes cellulaires sont perméables à l’eau et l’eau a tendance à s’écouler des zones à faible concentration d’ions vers des zones à forte concentration d’ions (ce qu’on appelle « osmose »). Bien que la cellule soit incroyablement complexe, d’un point de vue osmotique, il s’agit essentiellement d’un petit sac d’eau contenant des ions. Si les cellules ne sont pas isosmotiques (c.-à-d. contenant les mêmes concentrations d’ions) dans l’environnement environnant, l’eau s’écoulera à travers une membrane cellulaire. En fonction de la concentration ionique relative de la cellule par rapport à l’environnement, l’eau peut entrer ou sortir d’une cellule. Quoi qu’il en soit, ce débit d’eau est mauvais pour l’organisme et peut entraîner le ratatinage ou l’éclatement des cellules.
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Différents organismes résolvent ce problème de différentes manières.
Le poisson-chat et de nombreux invertébrés marins sont des osmoconformateurs et des conformateurs d’ions. Ils gardent simplement leurs fluides corporels isosmotiques avec l’eau de mer en utilisant les mêmes ions que ceux présents dans l’eau de mer. S’il n’y a pas de différence osmotique entre l’eau de mer et leurs fluides corporels, l’eau ne coulera pas dans un sens ou dans l’autre.
La plupart des poissons téléostéens sont des osmorégulateurs et des régulateurs d’ions. Ils gardent leurs fluides corporels osmotiquement distincts de l’eau de mer et travaillent activement à contrer les effets de l’osmose. Comme il y a moins d’ions dans le liquide corporel des poissons que dans l’eau de mer, les poissons perdent constamment de l’eau. Pour faire face à cela, les poissons marins « boivent » de l’eau de mer presque constamment. Comme ils ne veulent que l’eau et non le sel associé, ils ont des cellules spéciales appelées pompes à chlorure qui éliminent le sel supplémentaire.
En revanche, les requins (avec les amphibiens et les cœlocanthes) sont des osmoconformateurs et des régulateurs d’ions. Leurs fluides corporels ont presque la même concentration d’ions que l’eau de mer, mais ils utilisent des ions différents. Les requins doivent faire face à un léger afflux de sel, qui est excrété par une glande rectale.
L’un des ions utilisés par les requins est l’urée. L’urée est relativement facile à produire (la plupart des organismes la produisent déjà sous une forme ou une autre, ils l’excrètent simplement) et fonctionne très bien comme ion d’un point de vue osmotique. Le principal inconvénient est que l’urée a un effet déstabilisateur sur de nombreuses enzymes, ce qui est contré par l’utilisation d’un autre ion: l’oxyde de tri-méthyl amine (TMAO). Après la mort d’un requin, l’urée contenue dans ses fluides corporels se transforme en ammoniac nauséabond et toxique.
Les requins sont souvent considérés comme des organismes « primitifs », mais ils ont une méthode complexe et efficace pour vivre en eau salée. L’utilisation par les requins d’un déchet pour maintenir l’équilibre osmotique est une autre chose étonnante chez ces animaux.
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