SV-A-2 : Regards sur un organisme Métazoaire : un Bovidé

SV-A-2 : Regards sur un organisme Métazoaire :

un Bovidé

Le programme

Savoirs visés

L’organisme est en interaction avec son environnement biotique etabiotique. La vache est incluse dans différents systèmes de relationsintraspécifiques et interspécifiques (dont les relations avec l’être humainresponsable de la domestication des animaux d’élevage).

Les relations interspécifiques avec les microorganismes définissentl’organisme comme un holobionte.

La survie individuelle des organismes dépend de leur perception du milieuet de leur capacité de réaction et/ou de leurs systèmes de protection.

Les informations perçues par les récepteurs sensoriels sont intégrées auniveau du système nerveux central qui élabore des réponses. Ledéplacement de l’animal suite à la perception d’un stimulus met en jeuson squelette et les muscles striés associés.

Le tégument joue un rôle d’isolant thermique et de barrière contre lesagents pathogènes et les parasites. Face aux variations d’origine interneou externe, les interrelations entre fonctions permettent une réponse del’organisme.

Une boucle de régulation permet le retour à une valeur de consigne d’unparamètre physiologique suite à la détection de ses variations par desrécepteurs, au traitement et à l'intégration de l'information conduisant àune réponse coordonnée liée à des effets sur des organes cibles(effecteurs).

Capacités exigibles

Différencier et illustrer les différents types de relations interspécifiques impliquant la vache.

Identifier les principales étapes menant de la perception d’une variation de paramètre physico-chimique du milieu à la mobilité de l’organisme.

Cette partie vise à présenter l’organisation du vivant (appareils, organes, tissus, …) et les grandes fonctions qui lui sont associées ainsi que desinterrelations entre ces organismes et leur environnement.

Précisions et limites :

Aucune description d’aire sensorielle spécialisée n’est exigible. On remobilise le concept de boucle de régulation abordé en spécialité SVT de terminale,à partir d’un seul exemple (régulation de la glycémie, mais sans développer les mécanismes cellulaires et moléculaires).

SV-A-2 : Regards sur un organisme Métazoaire : un Bovidé

Plan du cours

A) Introduction : l’organisme et ses grandes fonctions

B) La vie de nutrition

C) La vie de relation

1) La vache en relation avec son environnement biotique

α) Relations interspécifiques

β) Une relation particulière : le microbiote

γ) Une relation particulière : l’être humain

δ) Relations intraspécifiques

ε) Moyens de défense

2) La vache en relation : fonctions sensorielles et motrices

α) S’informer du monde : récepteurs sensoriels

β) Intégration de l’information et élaboration d’une réponse : le SNC

γ) Agir dans le monde : le système moteur

3) La vache en relation avec son environnement abiotique : exemple de la thermorégulation

C) La vie de relation

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La « vie de relation »

Biotope

Biocénose

Environnement

SNC

Voie sensorielle

Voie effectrice

1) La vache en relation avec son environnement biotique

« L’organisme est en interaction avec son environnement biotique etabiotique. La vache est incluse dans différents systèmes de relationsintraspécifiques et interspécifiques (dont les relations avec l’être humainresponsable de la domestication des animaux d’élevage). »

« Les relations interspécifiques avec les microorganismes définissentl’organisme comme un holobionte. »

« Différencier et illustrer les différents types de relations interspécifiquesimpliquant la vache. »

α) Relations interspécifiques

« La vache est incluse dans différents systèmes de relationsinterspécifiques. »

« Différencier et illustrer les différents types de relations interspécifiquesimpliquant la vache. »

Relations interspécifiques de la vache

Dans sa pâture, la vache est en relation avec de nombreux autres organismes. Certainsappartiennent à la même espèce (autres vaches : relations intraspécifiques), mais laplupart appartiennent à des espèces différentes (relations interspécifiques).

La vache fait partie d’une communauté d’êtres vivants nommée biocénose : celle-ci,avec l’environnement physico-chimique (biotope), forme un écosystème : la prairiepâturée. Au sein d’un agro-écosystème comme la prairie pâturée, les relationsinterspécifiques sont en partie contrôlées par l’homme.

Parmi les relations qui lient la vache aux autres organismes, on distingue :

• Relations trophiques (relation nutritive, où un organisme se nourrit de l’autre)

• Autres relations (piétinement par exemple)

Relations trophiques de la vache

La vache est un consommateur primaire d’organismes autotrophes (producteursprimaires). Ses prédateurs et parasites sont des consommateurs secondaires.

Producteur primaire Consommateur primaire Consommateurs secondaires

Producteurs secondaires = Consommateurs (hétérotrophes)

Cadavres, feuilles mortes, déchets (fèces)

Décomposeurs

Types de relations interspécifiques

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Bénéfice Bénéfice Symbiose *Microbes du rumen

Coopération transitoire Héron garde-bœufMutualisme

Bénéfice Préjudice Parasites biotrophes, ne tuant pas leur hôte

Parasites nécrotrophes, tuant leur hôte ; prédateurs ; phytophagesParasitisme, Prédat., Phytophag.

Bénéfice Neutre Le héron garde-bœuf se nourrit des petits animaux dérangés par un bovin ; s’il mange ses parasites, alors mutualismeCommensalisme

Neutre Préjudice De petits animaux comme les escargots et bien sûr de nombreuses plantes sont piétinés par les bovins.Amensalisme

Préjudice Préjudice Les bovins peuvent être en compétition pour l’herbe avec d’autres herbivores.Antagonisme (compétition)

Neutre Neutre Beaucoup d’organismes vivent à côté de la vache sans lui nuire ou lui profiter (quoi que, si on creuse…)Neutralisme

Adapté de Wikipedia et de Marc-André Sélosse, la symbiose, ed. Vuibert

* Usage du mot en France ; aux Etats-Unis, le mot symbiose est utilisé pour toute interaction durable entre deux espèces, qu’elle soit mutuellement profitable ou non.

Bénéfice / Préjudice Vivent-ils ensemble la majeure partie de leur cycle de vie ?

Espèce A Espèce B Oui Non

Herbes pâturéesex. trèfle

Herbes nonpâturées (refus)

ex. jonc

Herbes résistantes au piétinement

ex. plantain

Cuir, viande, lait, gélatine…

Loup

Microbioterumin, intest

Herbes nitrophiles ex. orties

Bousier

Moisissures

Douve, Ténia

Nécrophore

Tuberculose, Brucellose

Taon, tique

Campagnol terrestre

Alouette

Héron garde-bœuf

Lombric

Relations interspécifiques de la vache



ex. jonc


ex. plantain


Loup



Bousier

Moisissures

Douve, Ténia

Nécrophore


Taon, tique

Mutualisme

Parasitisme, prédation, phytophagie

Commensalisme

Campagnol terrestre

Amensalisme

Antagonisme

Neutralisme

Alouette

Héron garde-bœuf

Lombric



ex. jonc


ex. plantain


Loup



Bousier

Moisissures

Douve, Ténia

Nécrophore


Taon, tique

Mutualisme

Parasitisme, prédation, phytophagie

Commensalisme

Campagnol terrestre

Amensalisme

Antagonisme

Neutralisme

Alouette

Héron garde-bœuf

Lombric

?

?

β) Une relation particulière : le microbiote ruminal

« Les relations interspécifiques avec les microorganismes définissentl’organisme comme un holobionte. »

« Le microbiote du rumen par son action joue un rôle majeur dansl'origine des nutriments utilisés par la vache. »

« Les composition et contribution du microbiote de la vache sontlimitées à celui du rumen. »

La vache et ses microbiotes

La vache héberge différentes communautés de microorganismes (microbiotes) :

• dans sa bouche,

• dans ses estomacs (sauf la caillette, quoi que…),

• dans ses intestins,

• sur sa muqueuse nasale,

• sur sa peau…

Le microbiote le plus important (tant en nombre de microbes que d’espèces) est celui durumen (microbiote ruminal). On a vu dans le chapitre précédent la part essentielle qu’ilassure dans la vie de nutrition de la vache.

L’essentiel de la digestion de la cellulose se déroule dans le rumen (panse), énorme chambrede fermentation (jusqu’à 250 litres). Différents types de microbes y vivent :

• Les eubactéries (Ruminobacter, Ruminococcus,..) sont les plus nombreuses : 1011/ml. Ellesprésentent une activité cellulolytique anaérobie très importante et digèrent également lalignine (faiblement), les composés pectiques, les xylanes, etc.

• Les archées sont un peu moins nombreuses : 108 par millilitre. Strictement anaérobies,elles sont notamment responsables de la méthanogenèse en profitant du H2 libéré par lesChytridiomycètes (voir plus loin).

• Les protozoaires (Ciliés principalement) sont beaucoup moins nombreux que lesbactéries : 106/ml. Mais ils sont aussi beaucoup plus gros et représentent donc 50% de labiomasse ! Ils contribuent eux aussi à la dégradation de la cellulose. En outre, ilsconsomment les bactéries par phagocytose et contribuent à la régulation de la biomassebactérienne. Enfin, ils préviennent l’acidose en métabolisant l’acide lactique (voir plusloin). On peut priver une vache de ses protozoaires (défaunation).

• Les champignons (Chytridiomycètes) sont les moins nombreux - 104/ml – mais ils sonttrès importants, car ils sont capables de digérer les fibres indigestibles par les autresmicrobes. Certains produisent par fermentation du dihydrogène, H2

• Il y a aussi des virus (…16

Le microbiote ruminal

Les microbes du rumen

Entodinium longinucleatum, un protozoaire cilié, ici coloré au vert de méthyle.

10 µm

Le champignon chitridiomycète Neocallimastixfrontalis, sporange rempli de spores

100 µm

Ruminococcus flavefaciens, eubactérie cellulolytique. MEB, fausses couleurs

5 µm

Eubactéries - 1011/ml

1 µm

Methanobrevibacter ruminantium, archée méthanogène. MEB, fausses couleurs

Archées - 108/ml

Fungi – Chitridiomycètes - 104/ml Protozoaires / Ciliés - 106/ml

Pro

cary

ote

sEu

cary

ote

s

Principaux procaryotes du rumenDomaine Groupe Espèce

Eubactéries

Firmicutes

Ruminococcus albus

Ruminococcus flavefaciens

Butyrivibrio fibrisolvens

Clostridium lochheadii

Streptococcus bovis

Selenomonas ruminantium

Megasphaera elsdenii

Lactobacillus sp.

Anaerovibrio lipolytica

Eubacterium ruminantium

FCBPrevotella (Bacteroides) ruminocola

Fibrobacter (Bacteroides) succinogenes

Spirochètes Succinivibrio dextrinosolvens

Protéobactéries

Succinimonas amylolytica

Ruminobacter (Bacteroides) amylophilus

Lachnospira multiparus

Treponema bryantii

Oxalobacter formigenes

Wolinella succinogenes

Archées EuryarchaeotaMethanobrevibacter ruminantium

Methanosarcina barkeri

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La vache, un holobionte… comme les autres

La vache ne pourrait survivre sans son microbiote ruminal (le microbiote intestinal est toutaussi important). En effet, avec ses seules enzymes, la vache ne pourrait dégrader l’herbequi est sa nourriture exclusive. Sans compter les autres services rendus par les microbes(détoxication, barrière biologique, synthèse d’acides aminés, de vitamines…)

Inversement, certaines espèces microbiennes du rumen ne pourraient survivre ailleurs, cartrop exigeantes et dépendantes des conditions particulièrement favorables (températureélevée et constante, pH tamponné, potentiel rédox, apport constant de matière organique,brassage…). Par exemple, certaine archées méthanogènes ne peuvent être cultivées aulaboratoire qu’avec du jus de rumen..

Produit de l’évolution, la relation mutuellement profitable qu’entretient la vache avec sesmicrobes (elle finit certes par les digérer mais elle les cultive) est donc permanente etobligatoire (après le sevrage du veau) : c’est une symbiose, au sens français du terme.Mieux, le microbiote s’hérite de mère en veau !

On ne peut donc dissocier l’organisme vache de ses symbiotes : il s’agit d’un tout, que l’onnomme holobionte (holos en grec : le tout). C’est sur ce supraorganisme que s’exerce lasélection naturelle, selon certains auteurs.

Si la symbiose ruminale est particulièrement poussée, le cas de la vache n’est pasexceptionnel : presque tous les animaux (dont l’être humain) et les plantes sont concernés.

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La vache, un holobionte

γ) Une relation particulière : l’être humain

« La vache est incluse dans différents systèmes de relationsintraspécifiques et interspécifiques (dont les relations avec l’êtrehumain responsable de la domestication des animaux d’élevage). »

La vache et l’homme

En Terminale, la plante domestiquée

• « La sélection (empirique ou programmée) exercée par l’être humain sur lesplantes cultivées au cours des siècles a retenu des caractéristiques différentesde celles qui étaient favorables à leurs ancêtres sauvages. Cette sélection s’estopérée au cours de l’établissement d’une relation mutualiste entre plantes etêtres humains»

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• « La domestication des plantes, menéedans différentes régions du monde, a eu desconséquences importantes dans l’histoiredes populations humaines. Elle a contribuéà la sélection de caractères génétiqueshumains spécifiques.. »

De la téosinte, plante sauvage (épi de gauche), au maïs, plante domestiquée (épi de droite)

Les bovins domestiques dans le monde : plus de 1,4 milliard d’animaux !

D’après Rognon, X., (2013), Histoire de vaches. AgroParisTech UFR génétique, élevage, reproduction.

650 M 650 M

130 M15 M

Taurins

Zébus

Buffles d’eau

Yacks

Batengs

Gayals

1,5 M0,15 M

• 15 000 000 yacks (Tibet, Mongolie)

Les bovins domestiques dans le monde : plus de 1,4 milliard d’animaux !

• 1 500 000 Bantengs (bœufs de Bali : Indonésie)

• 650 000 000 zébus (Inde, Afrique, Asie)

• 150 000 gayals (gaurs dom. : Inde, Asie du Sud Est)

• 130 000 000 buffles d’eau (Chine, Inde, Asie du Sud-Est)• 650 000 000 taurins

(Europe, Amérique, Asie)

D’après Rognon, X., (2013), Histoire de vaches. AgroParisTech UFR génétique, élevage, reproduction.

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La vache, produit d’une domestication

Grotte de Lascaux, il y a 17 000 ans

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Jusqu’à 2 m au garrot, une tonne !

« Une troisième espèce (des forêts germaines) porte le nom d’urus. La taille de ces animaux est un peu moindre que celle des éléphants ; leur couleur et leur forme les font ressembler au taureau. Leur force et leur vélocité sont également remarquables ; rien de ce qu'ils aperçoivent, hommes ou bêtes, ne leur échappe. On les tue, en les prenant dans des fosses disposées avec soin. Ce genre de chasse est pour les jeunes gens un exercice qui les endurcit à la fatigue ; ceux qui ont tué le plus de ces urus en apportent les cornes en public, comme trophée, et reçoivent de grands éloges. On ne peut les apprivoiser, même dans le jeune âge. La grandeur, la forme et l'espèce de leurs cornes diffèrent beaucoup de celles de nos bœufs. On les recherche avidement, on les garnit d'argent sur les bords, et elles servent de coupes dans les festins solennels. »

Jules César, La Guerre des Gaules

L’Aurochs - Bos primigenius primigenius

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Fresque du Grand Palais de Cnossos, Crète, Taurokhatapsia (Saut au dessus du taureau) (vers 1550-1450 avant J.-C.), Grèce antique

• La domestication d’une espèce animale ou végétaleest l’acquisition, la perte ou la transformation, aucontact de l’homme, de caractères héréditaires, qu’ilssoient morphologiques, anatomiques, physiologiquesou comportementaux. Ces modifications héréditairespeuvent résulter d’une simple interaction prolongée(sélection involontaire par l’homme) ou d’un effortde sélection délibéré, conscient.

• Attention, la domestication n’est pasl’apprivoisement. Les chasseurs-cueilleurs peuventapprivoiser des animaux sauvages (recueillis jeunes,donc subissant une empreinte), ils n’ont feront pasdes animaux domestiques car ils en recrutent chaquefois parmi les animaux libres. La domestication, qui aeu lieu à partir du néolithique, suppose l’élevage,c’est-à-dire la création de lignées. L’homme doit doncmaîtriser la reproduction de l’espèce visée.

• Les bases génétiques de la sélection seront exposéesavec la vie de reproduction (SV A-2-D).

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• Bos primigenius taurus, la vache taurine, descend en droite ligne de Bos primigenius primigenius, l’aurochs.

• L’aurochs serait apparu en Inde il y a 2 millions d’années. De là, il a progressivement gagné l’Europe, la Chine et l’Afrique du Nord.

• Durant la préhistoire, les hommes l’ont chassé, et représenté. A l’époque de Jules César, l’animal avait disparu d’Italie, mais subsistait dans l’immense forêt « hercynienne » qui recouvrait la Germanie.

• Il décline ensuite, victime de la chasse, de la diminution de la forêt… et des maladies apportées par les bovins domestiques !

• Quelques uns ont survécu jusqu’au XVIIe siècle en Europe. Le dernier animal recensé est mort dans une forêt reculée en 1627 en Pologne.

La domestication de l’aurochs


B. primigenius taurus

B. primigenius indicus

Toutes les vaches européennes descendraient d’environ 80 femelles aurochs ayant vécu au Moyen Orient il y a 10 000 ans. Les aurochs vivant en Europe n’auraient pas été domestiqués, et ne se seraient pas non plus croisés avec les premières lignées bovines.

?

Deux foyers de domestication avérés au IXe millénaire : le nord de l’Inde (à l’origine du zébu à la bosse caractéristique) et le nord de la Mésopotamie/sud Caucase (à l’origine de la vache européenne). Peut être deux autres, en Afrique et en Mongolie.

?

Caractère grégaire : permet la conduite entroupeau

Organisation sociale hiérarchique (découledu trait précédent) : assure la docilité desanimaux dominés

Polygamie : permet l’utilisation d’un petitnombre de mâles reproducteurs dans letroupeau

Signes visibles de fécondité : permet laconduite de la reproduction, en vue de lamultiplication, de la production laitière et dela sélection 32


L’aurochs a été domestiqué après le loup (quia donné le chien), mais avant le cheval. Lechoix de l’aurochs n’est pas dû au hasard.L’homme a repéré chez l’aurochs unensemble de caractéristiques favorables :

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La vache, un animal ressource

De l’aurochs à la vache, l’animal est devenu une source d’aliments et de matières premières (viande, lait, cuir, corne), puis une source d’énergie mécanique (charrue, char à bœufs). La mécanisation de l’agriculture a supprimé cette dernière fonction.

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La vache, un animal ressource

Gélatine (à partir du collagène de l’os, de la peau…)

Corne broyée, sang séché

Lait (races laitières)

Energie mécanique (charrue, char à bœufs)

Cuir (peau tannée)

Viande (muscle)

5e quartier (abats rouges, blancs : ris, rognons, foie…)

Boyaux, tendons

Bouses (fertilisant, chauffage !)

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Principaux caractères sélectionnables

Tempérament (nervosité, docilité)

Production et qualité du lait

Taille, poids, vitesse de croissance

Fertilité, facilité de vêlage

Squelette : attaches, aplomb, sabots

Qualité de la viande, facilité d’engraissement

Santé de la mamelle

Longévité

Profondeur de poitrine, exploitation du fourrage

Cornes : présence, forme

Robe : couleur, longueur

Production

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La sélection, à l’origine des races bovines

• Lors de la domestication de l’aurochs, les premiers éleveurs se sont intéressés à un ouplusieurs caractères :

caractères de production (viande, lait, force musculaire, exploitation du fourrage)

caractères fonctionnels (santé, fertilité, longévité, rusticité, docilité, facilité de vêlage)

caractères morphologiques (taille et forme des cornes, couleur et longueur de robe)

En sélectionnant à chaque génération pour tel ou tel caractère, ou pour plusieurs à la fois,sur les éleveurs ont exacerbé les différences existant dans les populations de départ.

• Chaque effort de sélection ayant eu lieu indépendamment, dans des petitescommunautés humaines, il en a résulté différentes races bovines aux caractéristiquesbien tranchées. Par exemple, on distingue les races laitières (dans lesquelles on enlève leveau à sa mère puis on maintient la lactation par la traite), les races allaitantes (races àviande : veaux et velles allaités et destinés à la boucherie) et les races mixtes (les deuxusages).

• Les animaux appartenant à des races différences restent interfertiles : il s’agit bien de lamême (sous-)espèce, Bos primigenius taurus.

37

38 races sont ici représentées, sur les 46 races reconnues officiellement en France (races laitières, races à viande, races mixtes), mais 7 d’entre elles représentent 95% du cheptel national (qui compte 19 millions de têtes) (Prim’Holstein, Charolaise, Limousine, Montbéliarde, Normande, Blonde d’Aquitaine, Salers).

Les races bovines françaises

Les 7 principales races françaises

Charolaise Montbéliarde

Normande

Prim’Holstein

Blonde d’Aquitaine

Limousine

Salers

(L)

(V)

(V)

(V)

(L)

(M)

(V)

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La vache dépend de l’homme

Vie sociale : troupeau constitué par l’éleveur

Nature et fréquence des

rations

Traite à heures fixes

Fin de vie : réforme

Vêlage

Soins vétérinaires (épizooties, mammites, …)

Insémination

Taurillon : castration

Etable, pâture : protection vis-à-vis des éléments, des prédateurs

Sélection : diversité -, rusticité -

Vie sociale : interaction mère-veau réduites

(races laitières)

40

La vache dépend de l’homme

La « ferme des 1000 vaches » près d’Abbeville, dans la Somme

Impacts de la domestication sur l’espèce Bos taurus (source : Dunod)

Sur les fonctions de relation

Sélection sur le comportement (docilité) Diminution de la taille, de la vitesse de course Diminution de l’espace disponible, dont la nature change (stabulation) Protection vis-à-vis de conditions défavorables, de prédateurs, de pathogènes Relations intraspéficiques modifiées : troupeau constitué par l’éleveur

Sur les fonctions de nutrition

Accès aux ressources alimentaires : ration à heure fixe, pas de rechercheRation adaptée à l’état physiologique de l’animal

Sur les fonctions de reproduction En élevage laitier

Interactions mâles/femelles souvent absentes (insémination artificielle)Interactions mère/veau réduites Augmentation de la prolificité, de l’efficacité de la reproduction Traite à heure fixe, matin et soir

Impacts de la domestication sur l’espèce humaine (source : Dunod)

À l’échelle de l’individu

Mode de vie de l‘éleveur rythmé par les soins à apporter à son troupeau

À l’échelle des collectivités locales

Aménagement du territoire lié à l’élevage Mise en valeur d’écosystèmes peu propices aux autres productions (alpages) Entretien d’écosystèmes (espèce architecte, espèce clé de voûte : SV-J)

À l’échelle des populations humaines

Diversification des ressources alimentaires : viande, lait Adaptation à la consommation de produits laitiers : β-galactosidaseTransmission par le bétail de maladies infectieuses (tuberculose, rougeole…)

À l’échelle de la biosphère

Contribution à la préservation de la biodiversité dans les zones d’élevageProduction de méthane, gaz à effet de serre

Conséquences ↔ de la domestication

δ) Relations intraspécifiques

« La vache est incluse dans différents systèmes de relationsintraspécifiques et interspécifiques. »

La vache, animal grégaire

• Comme tout mammifère, la vache entretient des relations avec d’autres individus de lamême espèce : avec le mâle au moment de l’accouplement (a minima) avec son veau jusqu’au sevrage

Mais contrairement à d’autres espèces, elle n’est pas solitaire le reste du temps ! Elle estgrégaire.

• Organisation sociale hiérarchisée (troupeau) : permet de mieux résister auxprédateurs ! Chez d’autres animaux, les individus ne se regroupent que lors de lapériode de reproduction. Chez les bovins, animaux grégaires ou sociaux, il y a uneattraction mutuelle entre les individus (appétition sociale) ainsi qu’une formed’altruisme (protection des jeunes)

• Relation dominant-dominé : ce regroupement engendre toutefois des tensions ; unehiérarchie est nécessaire pour limiter les interactions agonistiques et garantir la viabilitédu groupe. Les dominés, dociles, attendent par exemple leur tour pour manger.

• Cette organisation sociale implique en outre une richesse de la communication : sonore(meuglements), olfactive (phéromones), gestuelle (mouvement de la tête, des lèvres) :renseigne sur les émotions, les états de peur ou de stress des autres.

L’éthologie, science du comportement animal

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• Le comportement animal est l’ensemble des activités de l’animal qui se manifestent àun observateur extérieur (par opposition à la physiologie, qui s'intéresse auxmécanismes intérieurs à l’organisme).

• On appelle comportement naturel d’un organisme sa manière d’être, de se mouvoir etd’agir pour explorer son environnement, atteindre sa nourriture, se protéger du froid,de la pluie, de la chaleur, échapper aux prédateurs, s’apparier et se reproduire.

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Elles n’agissent pas au hasard…

Dans le troupeau, il y a en général un individu leader, qui initie les mouvements etmontre le plus de curiosité. Ce n’est pas forcément un individu dominant ! Maisl’individu qui se repère le mieux dans l’espace.

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Test de dominance

Ce test de compétition alimentaire conduit par l’INRA vise à déterminer le statut socialdes animaux. De la nourriture est placée dans des seaux. Le nombre de seaux estinférieur au nombre de vaches. Les animaux qui ont en premier accès aux seaux sont lesanimaux dominants. Les animaux qui tournent autour des seaux et n’y ont pas accèssont les animaux dominés.

Les interactions agressives dites agonistiques incluent les menaces, les évitements… et les combats !

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Interactions agonistiques

« Combat de reines » dans le Valais : la vache d’Hérens a un tempérament agressif.

Les interactions non agonistiques sont les léchages, les flairages mais aussi lescomportements sexuels (y compris entre vaches dans un troupeau de vaches…)

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Interactions non agonistiques

Cette organisation sociale hiérarchisée, cette docilité de la vache explique son adaptation àla captivité. Bien entendu, les conditions d’élevage (logement, taille du troupeau,nourrissage…) imposent de nouvelles contraintes qui n’existent pas dans la vie sauvage, cequi démontre d’autant plus l’adaptabilité comportementale des bovins.

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Le grégarisme, prélude à la domesticité

ε) Moyens de défense

« La survie individuelle des organismes dépend de leur perception dumilieu et de leur capacité de réaction et/ou de leurs systèmes deprotection. »

« Le tégument joue un rôle de barrière contre les agents pathogènes et les parasites. »

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Menaces biotiques et moyens de défense

Ectoparasites

Queue (fouet)

Cornes

Prédateurs, autres bovins

Pelage, épiderme, couche graisseuse

Sabots

Endoparasites

Pathogènes microbiens, virus

Toxines végétales

Sueur, larmes, mucus des muqueuses

Microbioteruminal

Enzymes : lysozyme,

complément

Immunité innée cellulaire

Immunité adaptative

5 mm

L’organisme est menacé par des organismes pathogènes,c’est-à-dire des organismes dont la multiplication à l’intérieurdu corps est responsable d’une infection. Il peut s’agir de :

• Virus

• Bactéries

• Protozoaires (eucaryotes unicellulaires)

• Parasites pluricellulaires

Ces agents infectieux mettent en danger l’organisme dedifférentes façons :

• Sécrétion de toxines

• Destruction directes des cellules

• Induction de tumeurs

• Captation des nutriments

Les agents infectieux

Virus de la diarrhéevirale bovine

10 nm

Bactéries du genreBrucella, responsablesde la brucellose

1 µm

5 mm

L’organisme est protégé des agents infectieux par le système immunitaire. On distingue :

Le système immunitaire

Un lymphocyte B, cellule sécrétriced’anticorps, agent du système immunitaireadaptatif (immunité humorale)

Un globule blanc (neutrophile, en jaune), agent du système immunitaire inné, en train de phagocyter la bactérie Bacillus anthracis (en rouge).

5 mm

• le système immunitaire adaptatifqui prend le relais du systèmeinné, avec des réponsescellulaires et humorales(anticorps) spécifiques de l’agentpathogène.

• le système immunitaire inné, « premièreligne de défense » ; fait de 4 barrières :

physique chimique enzymatique biologique/cellulaire

Le système immunitaire inné (non adaptatif)

• Barrière physique : la peau, le mucus Epiderme : épithélium pluristratifié kératinisé Mucus : sur les muqueuses (épithélium pulmonaire,

gastrique, intestinal) ; évacué par cils (bronches)

• Barrière chimique : l’acidité, la carence en fer La sueur, acide Le suc gastrique de la caillette, très acide La lactoferrine des larmes, du lait : séquestre le fer

ce qui inhibe la croissance bactérienne.

• Barrière enzymatique : Le lysozyme est une enzyme trouvée dans le lait et le suc gastrique de la vache

(chez d’autres mammifères : sueur, salive et larmes) : elle détruit la paroi des bactéries Gram +, et facilite leur phagocytose une fois liée à la paroi (opsonisation).

La cascade du complément permet également de détruire les bactéries.

• Barrière biologique : La flore microbienne du rumen, de l’intestin Les phagocytes : neutrophiles, macrophages, cellules dendritiques Les éosinophiles : tuent les parasites en déversant sur eux des enzymes Les cellules NK (« natural killer ») : tuent les cellules tumorales ou infectées L’inflammation : apport de sang, œdème, douleur

Le système immunitaire adaptatif

Dirigé spécifiquement contre des antigènes (Ag) du pathogène, il renouvelle sa réponse sices Ag changent. Pour cela, l’antigène est présenté aux cellules effectrices (lymphocytes T).On distingue deux types de réponses immunes, humorale et cellulaire :

• Immunité humorale : les lymphocytes B spécifiques de l’antigène, activés, se multiplientet sécrètent des anticorps (Ac) dans le sang (chaque clone cellulaire produit un typeprécis d’Ac). Ces molécules en forme de « Y » disposent de deux sites de liaison del’antigène. Si celui-ci est exposé à la surface du pathogène, les anticorps, en s’y liant,peuvent recouvrir et agglomérer les agents infectieux qui sont alors plus facilementdétruits (phagocytose, opsonisation). S’il s’agit d’une molécule toxique (toxine) ensolution, elle est également neutralisée.

Les clones cellulaires activés persistent un temps, etpeuvent proliférer de nouveau si l’antigène sereprésente : c’est la mémoire immunitaire.

• Immunité cellulaire : après présentation del’antigène, des cellules cytotoxiques (lymphocytesT8) sont capables de tuer les cellules infectées,exprimant des Ag du « non soi » ; les lymphocytesT4 auxiliaires coordonnent et activent la réponseimmunitaire.

Un anticorps (en vert) lie unantigène (en rouge)

Autres moyens de défense

• Cornes (mais surtout pour combats intraspécifiques) : étui corné autour de l’axe osseux (cornillon)

• Crane épais

• Sabots : c’est également de la corne (kératine), homologue à l’ongle

• Queue : un fouet à mouches

• Phanères : les poils protègent des blessures, piqures, morsures (plus ou moins)

Vache Watusi, Afrique de l’Est Auroch se défendant contre des loups

Moyens de défense : la peau

Le tégument est ce qui délimite l’organisme animal, à l’interface avec l’environnement.Dans le cas d’un mammifère, le tégument est la peau. Cet organe est formé de plusieurstissus : épiderme, derme, hypoderme. La peau a différentes fonctions, dont celle dedéfense, en lien avec sa structure :

• Le tissu conjonctif irrigué, le derme, est surmonté par une couche épithéliale,l’épiderme, dont les strates les plus externes sont composées de cellules mortes etkératinisées, et où ne court aucun vaisseau sanguin. Ceci crée un obstacle à lapénétration des microorganismes pathogènes dans le milieu intérieur.

• Les couches kératinisées du derme sont régulièrement éliminées (desquamation) etrégénérées par la couche basale (cellules souches) : les microorganismes pathogènesqui se seraient développés à la surface de la peau sont donc éliminés au passage.

• L’épiderme présente des invaginations dans le derme : les follicules pileux, quiélaborent des structures kératinisées, les poils. Les poils denses de la robe de la vacheforment une protection (relative) contre les ectoparasites, à la recherche d’un repas desang. La robe protège aussi (relativement) contre la griffe et la dent du prédateur.

• Les glandes sébacées, à la base des poils, produisent le sébum, film lipidiqueprotecteur. Il nourrit le microbiote cutané qui s’oppose au développement de microbespathogènes. Il se mélange à la sueur produite par les glandes sudoripares pour formerle film cutané, donc l’acidité (acide lactique) a également un effet antiseptique.


Glande sudoripare

Poil

Nerfs, vaisseaux sanguins Glande

sébacée

Muscle piloérecteur

Follicule pileux en section longitud.

Corpuscule de Pacini

Derme

Epiderme

Couche cornée

Terminaison nerveuse libre


2) La vache en relation : fonctions sensorielles et motrices

« Les informations perçues par les récepteurs sensoriels sont intégréesau niveau du système nerveux central qui élabore des réponses. Ledéplacement de l’animal suite à la perception d’un stimulus met en jeuson squelette et les muscles striés associés. »

« Identifier les principales étapes menant de la perception d’unevariation de paramètre physico-chimique du milieu à la mobilité del’organisme. »

« La survie individuelle des organismes dépend de leur perception dumilieu et de leur capacité de réaction. »

α) S’informer du monde : récepteurs sensoriels

« La survie individuelle des organismes dépend de leur perception dumilieu. »

« Les informations perçues par les récepteurs sensoriels ... »

« Aucune description d’aire sensorielle spécialisée n’est exigible. »

62

Yeux

Oreille interne + pavillon

Muqueuse nasale, organe voméro-nasal

Peau, vibrisses

Les organes des sens (extéroception) et stimuli associés

Langue (papilles)

Lumière

Sons

Contact, lésion,

écart de T°

Molécules odorantes

Molécules sapides

Les organes des sens (extéroception)

Sens - Sensation•Goût - Gustation•Ouïe - Audition•Vue - Vision•Odorat - Olfaction•Somesthésie extéroceptive

Organes des sens

•Oreille interne + pavillon•Muqueuse nasale,

organe voméro-nasal•Peau, vibrisses•Yeux•Langue (papilles)

Oreille interne (+ pavillon) (Ouïe)

Yeux (Vue)

Muqueuse nasale, organe voméro-nasal (Odorat)

Langue (papilles) (Goût)

Peau, vibrisses (Somesthésie extéroceptive)

Un stimulus produit au niveau des récepteurs sensoriels d’un organe des sens une sensation.

• Extéroception : ces récepteurs sont sensibles aux stimulus qui proviennent de l’environnement extérieur, comme par exemple une caresse.

• Intéroception : ces récepteurs sont sensibles aux stimulus qui proviennent du corps lui-même, comme par exemple les mouvements ou la dilatation des viscères.

• Proprioception : sensibilité assurée par des mécanorécepteurs localisés au sein de l’appareil locomoteur (sensation de l’étirement ou de la contraction des muscles), et par des récepteurs dans l’oreille interne (équilibre, sensation de l’accélération). Aident l’animal à connaître son propre mouvement et/ou sa posture. A l’interface intérieur/extérieur donc.

64

Sensation du monde, sensation de soi

Les informations sensorielles, issues de la sensation, sont envoyées au système nerveuxcentral (SNC : encéphale + moelle épinière), où a lieu la perception. Les étapes sont lessuivantes :

1. Stimulation : un stimulus physique s'exerce sur un récepteur sensoriel, dans unorgane des sens.

2. Transduction : le stimulus, parce qu’il engendre un potentiel électrotoniquesupraliminaire, est codé en fréquence de potentiels d’action.

3. Transmission : l’axone du récepteur sensoriel conduit les potentiels d’action lelong d’une voie afférente vers le SNC.

4. Perception (interprétation) : le cerveau crée une perception sensorielle à partirde la stimulation afférente. En fait, c’est le cerveau, et non l’organe sensoriel, quivoit, entend, touche, goûte ou sent !

65

De la sensation à la perception

66

La survie dépend de la perception

L’analgésie héréditaire est une maladie grave... (du grec ἄλγησις, algêsis = douleur)

Le fakir n’est pas chatouilleux (mais ne supporte pas le contact des coussins…)

Les cigares du pharaon

« La survie individuelle des organismes dépend de leur perception dumilieu. »

67

La vue

Le tissu sensoriel est la rétine ; les photorécepteurs sont les cônes (vision des couleurs) et les bâtonnets (vision en noir et blanc)

rétine

Zone non visible

Zone de vision monoculaire

Zone de vision monoculaire

Zone de vision binoculaire

Zone non visible

• Le champ visuel de la vache est plus important que lenôtre à cause de la position des yeux sur la tête et de laforme de la pupille. Elle voit dans un périmètre de 320°avec une bonne vision devant elle (vision binoculaire) ;sur les cotés, la vision est plus ou moins nette et lesdistances ne sont pas appréciées(vision monoculaire).

68

• La vache voit moins bien que l’homme (acuité plusfaible) et mieux de près que de loin, mais cette faiblesseest compensée par un champ visuel plus large et unefine perception des mouvements (40 à 60 images parseconde contre 25 pour un cerveau humain).

• La vision des couleurs de la vacheest plus pauvre que celle del’homme : elle est dichromate et nevoit donc pas le rouge (comme unhumain daltonien) !

La vue (vision)

69

L’ouïe (audition)

• La vache entend des sons de haute fréquence que l’homme est incapable de percevoir. Le domaine auditif de la vache est très large.

• La vache peut orienter les pavillons des oreilles vers la source sonore pour mieux la localiser. Malgré cela, son ouïe binaurale (localisation d’un son avec les deux oreilles) est moins précise que celle de l’homme.

• Le lieu de la transduction est l’oreille interne (à partir des vibrations sonores focalisées par le pavillon et transmises par l’oreille moyenne). Les récepteurs sensoriels sont les cellules ciliées de la cochlée.

70

L’odorat (olfaction)

• C’est le sens le plus important de l’animal ; surtout utilisé dans les relations intraspécifiques, il est à la base de toute l’organisation sociale du troupeau.

• L’odorat du bovin est très subtil. Le spectre des substances qu’il perçoit est lié à son âge, son sexe, son état de vigilance et son état hormonal.

• Lors du vêlage, la vache va reconnaître son veau à l’odeur du liquide amniotique (liquide où baigne le veau dans le ventre de sa mère). Ce n’est qu’au bout de plusieurs jours qu’elle le reconnaîtra par la voix et sa forme.

• Les molécules odorantes sont détectées parles neurones de la muqueuse olfactive.

71

Pour mieux détecter les phéromones, les bovins, comme de nombreux mammifères, adoptent l’attitude du flehmen : tête redressée, naseaux dilatés, lèvre supérieure retroussée, respiration saccadée… Ceci concerne surtout le taureau à la recherche de vache en chaleur.

L’odorat (olfaction)

Les phéromones sont détectées par l’organe voméro-nasal, à la base de la cloison nasale, juste au-dessus du palais, débouchant dans la cavité buccale.

Le goût (gustation)

Les récepteurs sont situés sur la langue, dans les papilles gustatives. Comme l’homme, la vache distingue les 5 saveurs primaires : sucré, salé, amer, acide et umami.

Sensibilité cutanée (température, pression, douleur)

73

• Thermorécepteurs : voir 1)

• Le toucher ou contact renseigne la vache sur son environnement proche.

• Vibrisses sur le mufle

β) Intégration de l’information et élaboration d’une réponse : le SNC

« Les informations perçues par les récepteurs sensoriels sont intégréesau niveau du système nerveux central qui élabore des réponses. »


75

Système nerveux

Système nerveuxcentral

Encéphale* Moelle épinière

Système nerveux

périphérique*

Voiessensorielles

Voiesmotrices

Système nerveux somatique (volontaire)

Système nerveux autonome

(involontaire)

Division sympathique

Division parasympathique

* nerfs, ganglions, récepteurs sensoriels

Structure du système nerveux

* cerveau, tronc cérébral, cervelet

Division entérique

EncéphaleMoelle épinière

Système nerveux central

Nerfs crâniens

Récepteurs sensoriel

Nerfs rachidiens, ganglions

Système nerveux périphérique

Le système nerveux d’un taureau

77

SNC : encéphale et moelle épinière de bœuf

3 c

m

« Cerveau » : Cortex cérébral en deux hémisphèresNotez les circonvolutions : augmenter la surface sans changer le volume

Cervelet

Tronc cérébral (bulbe rachidien)

Moelle épinièreEncéphale

Système nerveux autonome : exemple de l’innervation du cœur

Moelle épinière

Section cervicale

Section thoracique

Section lombaire

Nerf vague

Voie efférente parasympathique : ralentit le cœur

Voie efférentes sympathique : accélère le cœur

Encéphale

Chaine de ganglions sympathiques

-+

Nerf cardiaque

79

Le système nerveux consiste en neurones (qui produisent et propagent les potentiels d’action)et en cellules de soutien, les cellules gliales :

• astrocytes aux nombreuses fonctions ;

• microglie à fonction immunitaire ;

• cellules formant la gaine de myéline :

oligodendrocytes dans le système nerveux central ;

cellules de Schwann dans le système nerveux périphérique.

Raven et al. (2008). Biology.

New York: Mc Graw Hill.

Les cellules du système nerveux

Les trois catégories de neurones

80

• Les neurones sensoriels (afférents) transmettent les potentiels d’action des récepteurs sensoriels vers le système nerveux central (SNC), qui comprend l’encéphale et la moelle épinière chez les vertébrés.

• Les neurones moteurs (efférents) transmettent les potentiels d’action venant du SNC vers les organes effecteurs : muscles et glandes.

• Un troisième type de neurone est présent dans le système nerveux de la plupart des Invertébrés et de tous les Vertébrés : les interneurones, ou neurones d’association. Situés dans le SNC des Vertébrés, ils interviennent dans des réflexes complexes et dans des fonctions associatives, comme l’apprentissage et la mémoire.

• Ensemble, les neurones sensoriels et moteurs constituent le système nerveux périphérique (SNP) chez les Vertébrés.

• Les neurones moteurs qui stimulent la contraction des muscles squelettiques sont les neurones moteurs somatiques ; ceux qui régulent l’activité des muscles lisses, du muscle cardiaque et des glandes sont les neurones moteurs autonomes.

81

Raven et al. (2008). Biology. New York: Mc Graw Hill.

Motoneurone : l’axone conduit le message nerveux du centre intégrateur à l’effecteur

Effecteur : muscle ou glande stimulé(e) par le motoneurone

Interneurone : peut être excitateur ou inhibiteur

Centre intégrateur : une ou plusieurs régions du système nerveux central, qui traite les informations sensoriel et produits les messages moteurs.

Neurone sensoriel : l’axone conduit les messages sensoriels du récepteur au centre intégrateur

Récepteur sensoriel : répond à un stimulus en produisant un train de potentiels d’action

Les acteurs d’un arc réflexe

Interneurone stimulateur

Interneurone inhibiteur

Exemple : réflexe de flexion

Récepteur sensoriel : fibre cutanée

Neurone sensoriel (corps cellulaire) :

voie afférente

Stimulus (morsure)

-+

Muscle fléchisseur(effecteur)

Neurones moteurs :

voie efférente

Moelle épinière : système nerveux central

Substance grise : corps cellulaires

Substance blanche :

fibres

Muscle extenseur

(effecteur)

Intégration

γ) Agir dans le monde : le système moteur

« Le déplacement de l’animal suite à la perception d’un stimulus met enjeu son squelette et les muscles striés associés. »


La vache, un animal mobile

• Mouvements locomoteurs (locomotion) :

vers une zone d’herbe non pâturée vers une zone d’ombre en été vers un point d’eau regroupement en cas d’attaque (et charge !) recherche de partenaires sexuels

• Mouvements posturaux (posture) :

Ingestion, rumination Coups de queue chasse mouches Mouvements de la tête Rotation des pavillons vers une source sonore

• Mouvements internes de l’organisme (motilité) :

rumination éructation mouvements ventilatoires mouvements péristaltiques (rumen, intestin) pompe cardiaque

« Mouvement : action par laquelle un corps ou quelqu’une de ses parties passe d'un lieu à un autre » Littré

85

Le mouvement : muscles et squelette

• Les organes effecteurs de ces mouvementslocomoteurs et posturaux sont les musclesstriés squelettiques.

• Pour ces mouvements,, il faut aussi unsquelette, c’est-à-dire une structure rigideà laquelle les muscles sont attachés pardes tendons.

• L’animal peut donc modifier la position de son corps, mais aussi sa rigidité et sa forme,en contractant les muscles qui relient deux parties de son squelette. La contraction apour effet de faire pivoter l’os au niveau de l’articulation.

• Le relâchement du muscle fléchisseur, accompagnée de la contraction du muscleantagoniste (extenseur), permet l’extension. En faisant l’inverse, on a un fléchissement.

• Au contraire, la motilité, comme par exemple le péristaltisme de l’intestin, est assuréepar des muscles lisses, qui ne s’attachent pas à des éléments du squelette.

• Le cœur, organe contractile, est un muscle à part : muscle strié cardiaque.

Principe de la contraction musculaire• Les cellules qui constituent le muscle (myocytes, ou fibres musculaires) sont des cellules

géantes, au nombreux noyaux. Le cytoplasme est en grande partie occupé par un cytosquelette particulier, les myofibrilles.

• L’unité contractile élémentaire est le sarcomère, formé de deux types de myofilaments, actine et myosine. De très nombreux sarcomères, bout à bout, forment la myofibrille.

• En présence d’ATP et de Ca2+, et à la suite d’une commande nerveuse, les têtes de myosine coulissent sur l’actine, ce qui crée un raccourcissement.

Les allures de la vache (marche, trot, galop) se font selon des appuis diagonaux des pattes. Celles-ci bougent dans un plan parasagittal.

La vache marche sur l’ongle : c’est un ongulé.

Les allures

3) La vache en relation avec son environnement abiotique : exemple de la thermorégulation

« Le tégument joue un rôle d’isolant thermique et de barrière contre lesagents pathogènes et les parasites. Face aux variations d’origine interneou externe, les interrelations entre fonctions permettent une réponse del’organisme. »

« Une boucle de régulation permet le retour à une valeur de consigned’un paramètre physiologique suite à la détection de ses variations pardes récepteurs, au traitement et à l'intégration de l'informationconduisant à une réponse coordonnée liée à des effets sur des organescibles (effecteurs). »

Echanges thermiques chez la vache

Rayonnement (IR)Rayonnement (UV, visible, IR)

Conduction

Convection

Evaporation*

Evaporation*

Vent

* Chaleur latente de vaporisation : 2430 kJ / litre d’eau à 35°C

Rayonnement du sol (IR)

Chaleur endogène

Flux de chaleur : thermogenèse, thermolyse

• Thermogenèse : apport de chaleur, produite par l’animal lui même (chaleur endogène) ou gagnée de l’extérieur (chaleur exogène) :

Chaleur endogène : o respiration cellulaireo fermentations des microorganismes du rumeno activité musculaire

Chaleur exogène : o rayonnement solaire direct et diffuséo Source chaude : sol chaud en béton, autres vaches en contact…

• Thermolyse : Perte de chaleur par :

Rayonnement IR

Conduction

Convection (= thermolyse sensible)

Évaporation (= thermolyse latente)

Poïkilothermie, homéothermie, endothermie

Poïkilothermie, homéothermie, endothermie

Chez les animaux poïkilothermes (ex. amphibiens), la température interne esten grande partie le résultat de la balance entre production et perte de chaleur,elle varie donc de façon plus ou moins importante avec la température del’environnement.

Au contraire, chez les animaux homéothermes, la température centrale (celledes organes profonds) reste très stable. Pour la vache, elle s’établit autour de38,6°C, et ne varie de moins de 2°C. Ceci est obtenu par le biais de lathermorégulation. (chez les endothermes, qui produisent leur chaleur, par larégulation de cette production)

La vache, un animal homéotherme

La vache, un animal homéotherme

• La vache n’agit pas sur ses gains ou ses pertes de chaleur lorsqu’elle se trouve danssa zone de confort (zone thermoneutre) : 7 à 13°C en moyenne pour une vacheadulte tarie en automne (20 à 25°C pour l’homme).

• En dessous de la limite basse (température critique inférieure, T.C.I.), il y a stressthermique et une modification physiologique en réponse : augmentation de lathermogenèse, limitation de la thermolyse.

• Au dessus de la limite haute (température critique supérieure, T.C.S.), il y a aussistress thermique, et l’organisme répond par une limitation de la thermogenèse, etune augmentation de la thermolyse.

Thermogenèse : active ↗ minimale ↘ minimale ↘

Thermolyse : minimale ↘ sensible → active ↗

T.C.I. T.C.S.

Zone de confort

7°C 13°C

Limiter la thermolyse

• Regroupement : les corps des autres vaches forment une masse isolante (et chauffante)

• Curled up : position avec les pattes ramassées sous le corps.

• Se mettre à l’abri du vent : le vent abaisse considérablement la température effective par rapport à la température réelle (en séchant la peau mouillée et en prélevant ainsi de la chaleur latente de vaporisation).

• Se mettre au sec : pour la même raison, et aussi parce qu’un pelage mouillé perd son pouvoir isolant.

• Arrêt de la sudation : idem

• Piloérection : les poils en se soulevant emprisonnent une couche d’air immobile, isolante

• Vasoconstriction périphérique : avec la fermeture des sphincters des artérioles superficielles, le sang et sa chaleur passent sous la couche adipeuse isolante de l’hypoderme.

TA : tissu adipeux (hypoderme)RCP : réseau capillaire profondRCS : réseau capillaire superficiel

FROID

RCP

RCSTA

peau

TA

RCP

RCS

CHAUD

peau

Augmenter / Limiter la thermolyse

ECORCE : peau, hypoderme

NOYAU : organes profonds, sang artériel

T° centrale

T° superficielle < T° centrale, diminue avec T°ext

Thermogenèseendogène

Thermolyse ++

RuminationFermentationsFrissonnementTonus

Thermolyse -

Augmenter la thermogenèse

• Rumination, prise alimentaire accrue : augmente l’activité des microbes du rumen, leurs fermentations produisent de la chaleur.

• Frissonnement : cette activité musculaire ne produit pas de mouvement net mais produit de la chaleur.

• Tonus musculaire : l’état de contraction des muscles antagonistes raidit le corps et produit de la chaleur.

Chez une vache forte productrice laitière ou chez unanimal en engraissement, la thermogenèseendogène peut être doublée (la T.C.I. passe de 18°Cchez un bœuf à jeun à 7°C chez un bœuf engraissé).Les muscles squelettiques apportent quant à euxune contribution variable à la production de chaleur.Au cours du travail musculaire, plus de 80% de lachaleur corporelle est produite par les musclessquelettiques.

Augmenter la thermolyse : polypnée

Une polypnée est une augmentation de la fréquence respiratoire avec diminution du volume courant (voir graphe, Brouk et al. 2002)

Carl Dahlen, NDSU

38,3 38,6 38,9 39,2 39,5 39,8 40,1

Température corporelle (°C)

Fréq

ue

nce

res

pir

ato

ire

(in

spir

atio

ns

/ m

in)

0

20

40

60

80

100

120

Valeurs moyennes

La thermorégulation

• Thermolyse (vasodilatation périph., sudation, polypnée*…)• Thermogenèse

Effecteurs

T°extérieure

Récepteurs

cutanés

Si T° centrale > T° consigne

T°centrale

• Thermolyse (vasoconstriction périphérique, arrêt sudation,…)• Thermogenèse (frissons, tonus musculaire, rumination)

Effecteurs

T°extérieure

Hypothalamus

T°de consigne

(38,5°C)Récepteurs

centrauxCentre intégrateur

Si T° centrale < T° consigne

Vache

-

+

-

+

Le « thermostat » est l’hypothalamus (noyau préoptique). La température du sang artériel est perçue par les récepteurs centraux, et comparée à la valeur de consigne. Les informations sur la température extérieure, par le biais des récepteurs cutanés, sont également intégrées. * Une polypnée est une augmentation de la fréquence respiratoire avec diminution du volume courant

↘↗

↗→

Régulation, adaptation

Hypoxie : Régulation :

• Fréquence respiratoire ↗• Volume courant ↗• Fréquence cardiaque ↗• Volume d’éjection ↗

Hypoxie : Adaptation :

• Volume pulmonaire plus élevé que pour un habitantdes plaines

• Concentration en hémoglobine plus élevée que pourun habitant des plaines

Régulation, adaptation

• La température interne est une grandeur qui fait l’objet d’une régulation : l’animal meten jeu des mécanismes physiologiques pour la conserver dans certaines limites :homéostasie du milieu intérieur (déjà vu avec la glycémie et la restauration du pH dansl’acidose)

• Les mécanismes de la thermogenèse et de la thermolyse font l’objet d’une adaptation :ils subissent des modifications qui permettent la survie de l’animal dans son milieu, enréponse aux variations des conditions extérieures

• Le passage à la robe d’hiver est une adaptation à l’échelle de la vie de l’individu ; on aaussi des adaptations à l’échelle de la race, ou de l’espèce.

Description de la robe T. critique inférieure °C

Robe d'été ou robe mouillée 15

Robe d'automne 7

Robe d'hiver 0

Robe d'hiver épaisse -8

La robe est formé de la jarre (grands poilsraides) et de la bourre (courts poils finset souples, formant un matelas d’air :couche isolante). La jarre croit lorsque lesjours raccourcissent (robe plus épaisse etplus longue). Ci-contre, valeurs de la T.C.I.(attention, l’abaissement de la T.C.I. n’estpas dû qu’à la robe !).

Adaptation : la tarentaise, une race savoyarde rustique

Adaptation : comparaison Highland /zébu

• Vache taurine race Highland :

corps plus cylindrique (rapport surface /volume plus faible)

tissu adipeux plus développé

robe longue, bourre dense

• Zébu :

corps efflanqué (rapport surface /volume élevé)

robe courte, bourre clairsemée

Forte densité de glandes sudoripares

Les caractères qui distinguent la vache Highland du zébu sont le résultat d’une adaptation.

Sujets possibles à l’oral

• La vie de relation de la vache

• Sensibilité et motricité chez la vache

• Les grandes fonctions chez la vache

• A partir d’un ou de plusieurs exemples, montrez comment l’organisme animal répond par une adaptation ou une régulation à une variation d’origine interne ou externe ©

• Les déplacements des organismes animaux et la réalisation de la fonction locomotrice ©

• En partant de l’exemple de la locomotion, montrez comment cette fonction biologique est en interaction avec les autres fonctions de l’organisme ©

• La vache et son microbiote ruminal (concerne aussi la vie de nutrition)

• La vache, un holobionte

• La vache, un animal domestique

• La thermorégulation de la vache

• De la sensation à la réaction

• La peau, une barrière

• À partir de l'exemple de la vache, montrez l'importance des relations inter et intraspécifiques *

• La vache et son environnement *

© Sujets tombés au concours

Je sais définir…

• Agent infectieux

• Agro-écosystème

• Adaptation

• Amensalisme

• Appétition sociale

• Biocénose

• Biotope

• Boucle de rétroaction

• Commensalisme

• Comportement animal

• Domestication

• Ecosystème

• Endothermie

• Effecteur

• Extéroception

• Grégarisme

• Homéostasie

• Homéothermie

• Interspécifique

• Intégration

• Immunité

• Inné

• Intéroception

• Intraspécifique

• Locomotion

• Motilité

• Mutualisme

• Parasitisme

• Pathogène

• Perception

• Prédation

• Proprioception

• Récepteur sensoriel

• Régulation

• Relation trophique

• Rel. dominant-dominé

• Rel. agonistique

• Sensation

• Symbiose

• Système nerveux central

• Thermogenèse

• Thermolyse

• Transduction

• Voie sensitive

• Voie motrice

Je sais faire…

Je sais :

• Placer la vache dans la chaîne des relations trophiques

• Définir la nature des relations interspécifiques de la vache dans sa pâture

• Expliquer en quoi la vache est un holobionte

• Expliquer pourquoi et comment l’aurochs a été domestiqué pour donner la vache

• Dire en quoi la vache est un animal ressource ; retrouver les caractères sélectionnés

• Dire en quoi la vache, animal domestique, dépend désormais de l’homme

• Décrire les relations intraspécifiques de la vache

• Relier les traits comportementaux de la vache au caractère grégaire de l’espèce

• Relier les moyens de défense de la vache à la nature de ce qui la menace

• Retrouver les organes et les récepteurs responsables de l’extéroception

• Repérer les différentes parties du système nerveux, les relier à leur fonction

• Identifier les principales étapes menant de la sensation à la réponse motrice

• Expliquer les modalités de la locomotion

• Détailler les modalités de l’homéothermie : dessiner une boucle de rétroaction

• Distinguer régulation et adaptation

Documents

SV-A-2 : Regards sur un organisme Métazoaire : un Bovidé