Physiologie comparée -Comparative physiology

La physiologie comparée est une sous-discipline de la physiologie qui étudie et exploite la diversité des caractéristiques fonctionnelles de divers types d' organismes . Elle est étroitement liée à la physiologie évolutive et à la physiologie environnementale . De nombreuses universités proposent des cours de premier cycle qui couvrent les aspects comparatifs de la physiologie animale. Selon Clifford Ladd Prosser , « la physiologie comparée n'est pas tant une discipline définie qu'un point de vue, une philosophie ».

Histoire

À l'origine, comme le raconte une histoire récente du domaine, la physiologie s'intéressait principalement à l'être humain, en grande partie par désir d'améliorer les pratiques médicales . Lorsque les physiologistes ont commencé à comparer différentes espèces , c'était parfois par simple curiosité de comprendre le fonctionnement des organismes, mais aussi par désir de découvrir des principes physiologiques de base. Cette utilisation d'organismes spécifiques pratiques pour étudier des questions spécifiques est connue sous le nom de principe de Krogh .

Méthodologie

C. Ladd Prosser, l'un des fondateurs de la physiologie comparée moderne, a présenté un vaste programme de physiologie comparée dans son volume édité en 1950 (voir résumé et discussion dans Garland et Carter):

1. Décrire comment différents types d'animaux répondent à leurs besoins.

Cela équivaut à cataloguer les aspects fonctionnels de la diversité biologique et a récemment été critiqué comme une "collection de timbres" avec la suggestion que le domaine devrait aller au-delà de cette phase initiale d'exploration.

2. L'utilisation d'informations physiologiques pour reconstruire les relations phylogénétiques des organismes.

En principe, les informations physiologiques pourraient être utilisées tout comme les informations morphologiques ou la séquence d'ADN sont utilisées pour mesurer la divergence évolutive des organismes. En pratique, cela a rarement été fait, pour au moins quatre raisons :
  • la physiologie ne laisse pas beaucoup d'indices fossiles ,
  • il ne peut pas être mesuré sur des spécimens de musée ,
  • il est difficile à quantifier par rapport à la morphologie ou aux séquences d'ADN, et
  • la physiologie est plus susceptible d'être adaptative que l'ADN, et donc sujette à une évolution parallèle et convergente , ce qui confond la reconstruction phylogénétique.

3. Élucider comment la physiologie médiatise les interactions entre les organismes et leurs environnements.

Il s'agit essentiellement d'écologie physiologique ou de physiologie écologique.

4. Identifier des "systèmes modèles" pour étudier des fonctions physiologiques particulières.

Des exemples de cela incluent l'utilisation d'axones géants de calmar pour comprendre les principes généraux de la transmission nerveuse, l'utilisation de muscles secoueurs de queue de serpent à sonnette pour la mesure des changements in vivo dans les métabolites (car l'animal entier peut être placé dans une machine RMN), et l'utilisation de poïkilothermes ectothermiques pour étudier les effets de la température sur la physiologie.

5. Utiliser le "type d'animal" comme variable expérimentale.

"Alors que d'autres branches de la physiologie utilisent des variables telles que la lumière, la température, la tension en oxygène et l'équilibre hormonal, la physiologie comparée utilise, en outre, l'espèce ou le type d'animal comme variable pour chaque fonction."
25 ans plus tard, Prosser a expliqué les choses ainsi : "J'aime y penser comme à cette méthode en physiologie qui utilise le type d'organisme comme une variable expérimentale."

Les physiologistes comparatifs étudient souvent des organismes qui vivent dans des environnements "extrêmes" (par exemple, les déserts) parce qu'ils s'attendent à trouver des exemples particulièrement clairs d'adaptation évolutive. Un exemple est l'étude de l'équilibre hydrique chez les mammifères vivant dans le désert, qui se sont avérés présenter des spécialisations rénales.

De même, les physiologistes comparatifs ont été attirés par des organismes "inhabituels", tels que les très grands ou les petits. A titre d'exemple, parmi ces derniers, les colibris ont été étudiés. Comme autre exemple, la girafe a été étudiée en raison de son long cou et de l'attente que cela conduirait à des spécialisations liées à la régulation de la pression artérielle . Plus généralement, les vertébrés ectothermes ont été étudiés pour déterminer comment l'équilibre acido-basique du sang et le pH changent lorsque la température corporelle change.

Financement

Aux États-Unis, la recherche en physiologie comparée est financée à la fois par les National Institutes of Health et la National Science Foundation .

Sociétés

Un certain nombre de sociétés scientifiques comportent des sections sur la physiologie comparée, notamment:

Biographies

Knut Schmidt-Nielsen (1915–2007) était une figure majeure de la physiologie comparée des vertébrés, faisant partie du corps professoral de l'Université Duke pendant de nombreuses années et formant un grand nombre d'étudiants (nécrologie) . Il est également l'auteur de plusieurs livres, dont un texte influent, tous connus pour leur style d'écriture accessible.

Grover C. Stephens (1925–2003 ) était un physiologiste comparateur d' invertébrés bien connu . le mentor de nombreux étudiants diplômés, dont beaucoup ont continué à développer le domaine (nécrologie) . Il est l'auteur de plusieurs livres et, en plus d'être un biologiste accompli, il était également un pianiste et philosophe accompli.

Quelques revues qui publient des articles en physiologie animale comparée

Lectures complémentaires

  • Anctil, M. 2022. Animal as machine - La quête pour comprendre comment les animaux fonctionnent et s'adaptent. McGill-Queen's University Press, Montréal & Kingston, Londres, Chicago.
  • Barrington, EJW 1975. Physiologie comparée et défi du design. Journal of Experimental Zoology 194:271-286.
  • Clark, AJ 1927. Physiologie comparée du cœur. Cambridge University Press, Londres.
  • Dantzler, WH, éd. 1997. Manuel de physiologie. Section 13 : physiologie comparée. Vol. I. Université d'Oxford. Presse, New York.
  • Dantzler, WH, éd. 1997. Manuel de physiologie. Section 13 : physiologie comparée. Vol. II. Université d'Oxford. Presse, New York. viii + 751-1824 p.
  • Feder, ME, AF Bennett, WW Burggren et RB Huey, éds. 1987. Nouvelles orientations en physiologie écologique. Université de Cambridge. Presse, New York. 364 p.
  • Garland, T. Jr. et PA Carter. 1994. Physiologie évolutive. Revue annuelle de physiologie 56: 579-621. PDF Archivé le 12/04/2021 sur la Wayback Machine
  • Gibbs, AG (1999). "Sélection de laboratoire pour le physiologiste comparatif". Tourillon de biologie expérimentale . 202 (Pt 20): 2709–2718. doi : 10.1242/jeb.202.20.2709 . PMID  10504307 .
  • Gilmour, KM; Wilson, RW; Sloman, KA (2005). "L'intégration du comportement dans la physiologie comparée". Zoologie physiologique et biochimique . 78 (5): 669–678. doi : 10.1086/432144 . PMID  16047293 . S2CID  586358 .
  • Gordon, MS, GA Bartholomew, AD Grinnell, CB Jorgensen et FN White. 1982. Physiologie animale : principes et adaptations. 4e éd. MacMillan, New York. 635 pages.
  • Greenberg, MJ, PW Hochachka et CP Mangum, éd. 1975. Nouvelles orientations en physiologie et biochimie comparées. Journal of Experimental Zoology 194: 1-347.
  • Hochachka, PW et GN Somero. 2002. Adaptation biochimique — mécanisme et processus dans l'évolution physiologique. Presse universitaire d'Oxford. 478 p.
  • Mangum, CP et PW Hochachka. 1998. Nouvelles orientations en physiologie et biochimie comparées : mécanismes, adaptations et évolution. Physiological Zoology 71:471-484.
  • Moyes, CD et PM Schulte. 2006. Principes de physiologie animale. Pearson Benjamin Cummings, San Francisco. 734 p.
  • Prosser, CL, éd. 1950. Physiologie animale comparée. WB Saunders Co., Philadelphie. ix + 888 p.
  • Randall, D., W. Burggren et K. French. 2002. Physiologie animale d'Eckert : mécanismes et adaptations. 5e éd. WH Freeman and Co., New York. 736 pp. + glossaire, annexes, index.
  • Ross, DM (1981). "Illusion et réalité en physiologie comparée". Journal canadien de zoologie . 59 (11): 2151–2158. doi : 10.1139/z81-291 .
  • Schmidt-Nielsen, K. 1972. Comment fonctionnent les animaux. Cambridge University Press, Cambridge.
  • Schmidt-Nielsen, K. 1984. Mise à l'échelle : pourquoi la taille de l'animal est-elle si importante ? Cambridge University Press, Cambridge. 241 p.
  • Schmidt-Nielsen, K. 1997. Physiologie animale : adaptation et environnement. 5e éd. Cambridge University Press, Cambridge. ix + 607 p.
  • Schmidt-Nielsen, K. 1998. Le nez du chameau : mémoires d'un scientifique curieux. 352 pp. The Island Press. Examen
  • Somero, GN 2000. Unité dans la Diversité : Une perspective sur les méthodes, les contributions et l'avenir de la physiologie comparée. Revue annuelle de physiologie 62:927-937.
  • Stephens, GC; Schinske, RA (1961). « Absorption des acides aminés par les invertébrés marins » . Limnologie et Océanographie . 6 (2): 175–181. Bibcode : 1961LimOc...6..175S . doi : 10.4319/lo.1961.6.2.0175 .
  • Stephens, GC (1982). "Progrès récents dans l'étude de "Die Ernährung der Wassertiere und der Stoffhaushalt der Gewasser"" . Zoologiste américain . 22 (3): 611–619. doi : 10.1093/icb/22.3.611 .
  • Manahan, DT ; Wright, SH ; Stephens, GC ; Riz, MA (1982). "Transport des acides aminés dissous par la moule, Mytilus edulis : Démonstration de l'absorption nette de l'eau de mer par analyse HPLC" . Sciences . 215 (4537): 1253–1255. doi : 10.1126/science.215.4537.1253 . PMID  17757542 . S2CID  36756710 .
  • Hirondelle, JG ; Garland, T. Jr. (2005). "Expériences de sélection comme outil de physiologie évolutive et comparée : aperçu des traits complexes - Une introduction au symposium" . Biologie intégrative et comparée . 45 (3): 387–390. doi : 10.1093/icb/45.3.387 . PMID  21676784 .
  • Willmer, P., G. Stone et I. Johnston. 2005. Physiologie environnementale des animaux. Deuxième édition. Blackwell Science, Oxford, Royaume-Uni xiii + 754 p.

Voir également

Les références

  1. ^ un b Prosser, CL (1975). « Perspectives de la physiologie et de la biochimie comparées ». Journal de zoologie expérimentale . 194 (1): 345–348. doi : 10.1002/jez.1401940122 . PMID  1194870 .
  2. ^ Anctil, Michel (2022). L'animal comme machine - La quête pour comprendre comment les animaux fonctionnent et s'adaptent . Montréal et Kingston : Presses universitaires McGill-Queen's. ISBN 978-0-2280-1053-1.
  3. ^ Greenberg, MJ; PW Hochachka; CP Mangum (1975). "Données biographiques: Clifford Ladd Prosser". Journal de zoologie expérimentale . 194 (1): 5-12. doi : 10.1002/jez.1401940102 . PMID  1104756 .
  4. ^ une guirlande b , T. Jr. ; PA Carter (1994). "Physiologie évolutive" (PDF) . Revue annuelle de physiologie . 56 : 579–621. doi : 10.1146/annurev.ph.56.030194.003051 . PMID 8010752 . Archivé de l'original (PDF) le 2021-04-12 . Récupéré le 11/02/2007 .  
  5. ^ Mangum, CP; PW Hochachka (1998). "Nouvelles directions en physiologie et biochimie comparées: mécanismes, adaptations et évolution". Zoologie physiologique . 71 (5): 471–484. doi : 10.1086/515953 . PMID  9754524 . S2CID  25169635 .
  6. ^ Conley, KE; SL Lindstedt (1996). "Secousse de queue de serpent à sonnette: coût minimal par contraction dans le muscle strié". Nature . 383 (6595): 71–73. doi : 10.1038/383071a0 . PMID  8779716 . S2CID  4283944 .
  7. ^ Prosser (1950, p.1)
  8. ^ Al-kahtani, MA; C. Zuleta ; E. Caviedes-Vidal ; T. Garland Jr. (2004). "Masse rénale et épaisseur médullaire relative des rongeurs en relation avec l'habitat, la taille corporelle et la phylogénie" (PDF) . Zoologie physiologique et biochimique . 77 (3): 346–365. CiteSeerX  10.1.1.407.8690 . doi : 10.1086/420941 . PMID  15286910 . S2CID  12420368 . Archivé de l'original (PDF) le 17/06/2010 . Récupéré le 17/01/2009 .