23.7: Comparaison des systèmes excrétoires

Les animaux ont développé différentes stratégies pour l’excrétion, l’élimination des déchets de l’organisme. La plupart des déchets doivent être dissous dans l’eau pour être excrétés, de sorte que la stratégie excrétoire d’un animal affecte directement son équilibre hydrique.

Les déchets azotés sont parmi les formes les plus importantes de déchets animaux. L’azote est libéré lorsque les protéines et les acides nucléiques sont décomposés pour l’énergie ou la transformation en glucides et en graisses. Les protéines sont décomposées en acides aminés et les acides nucléiques en bases azotées. Les groupes aminés contenant de l’azote des acides aminés et des bases azotées sont ensuite transformés en déchets azotés.

Les déchets azotés typiques libérés par les animaux comprennent l’ammoniac, l’urée et l’acide urique. Ces stratégies excrétoires impliquent des compromis entre la conservation de l’énergie et de l’eau.

Les divers déchets azotés reflètent des habitats et des histoires évolutives distinctes. Par exemple, la plupart des animaux aquatiques sont ammonotéliques, ce qui signifie qu’ils excrètent directement l’ammoniac. Cette approche est moins énergivore que la transformation de l’ammoniac en urée ou en acide urique avant l’excrétion, mais nécessite également plus d’eau. Pour les organismes terrestres, qui ne sont peut-être pas confrontés à une menace régulatrice plus importante que la déshydratation, la conservation de l’eau vaut le coût énergétique supplémentaire.

Les animaux uréotéliques, comme les mammifères et les requins, transforment l’ammoniac en urée avant l’excrétion. L’urée est moins toxique que l’ammoniac et nécessite moins d’eau pour être éliminée de l’organisme. De nombreux amphibiens qui se passent d’habitats aquatiques à des habitats terrestres excrètent de l’ammoniac principalement quand ils sont des têtards, mais excrètent surtout de l’urée à l’âge adulte sur terre.

Les organismes uricotéliques, y compris les reptiles, les oiseaux et de nombreux insectes, transforment l’ammoniac en acide urique avant l’excrétion. L’acide urique n’est pas soluble dans l’eau et il est excrété comme une pâte ou une poudre, en utilisant très peu d’eau. L’acide urique est encore moins toxique que l’urée. Cependant, la transformation de l’ammoniac en acide urique nécessite encore plus d’énergie que la transformation en urée.

Ces différentes stratégies d’excrétion permettent aux animaux de répondre aux exigences uniques en eau et en énergie de leur environnement.

- Les macromolécules biologiques,glucides, lipides, protéines et acides nucléiques,sont les grosses molécules les plus importantes du corps. Protéines et acides nucléiques contiennent de l'azote,qui est souvent un dérivé de leur décomposition. L'azote en excès dans le corps tend à former de l'ammoniac,qui est extrêmement toxique et doit être éliminé,soit directement, soit après conversion en uréeou en acide urique.

La plupart des animaux aquatiquesrejettent directement l'ammoniac dans leur environnement. La plupart de l'ammoniac se perd en diffusion,donc le processus ne consomme que peu d'énergie. Cependant, l'ammoniac ne peut être toléréqu'à de faibles concentrations,donc ces animaux ont besoin de beaucoup d'eaupour pouvoir l'y diluer.

Pour beaucoup d'organismes, ce coût en eau est trop élevé. Les mammifères, beaucoup d'amphibiens adultes,et certains organismes marins,convertissent l'ammoniac en uréeavant de l'expulser du corps. L'urée est beaucoup moins toxique que l'ammoniac,et demande donc moins d'eau pour son élimination.

Mais convertir l'ammoniac en urée demande de l'énergie. Les oiseaux, les reptiles et les insectesconvertissent d'abord l'ammoniac en acide urique. Cet acide urique peut être excrété sous forme solide,nécessitant très peu d'eau.

Cependant, convertir l'ammoniac en acide uriqueest encore plus gourmand en énergieque de le convertir en urée. Les avantages et les coûtsde ces méthodes d'élimination de l'ammoniac,élimination directe ou conversion en urée ou acide urique,reflètent les adaptations des organismesà différents habitats. Les fossiles prouvent que la vie a débuté dans l'eau.

En passant à un habitat terrestre, les organismesont vraisemblablement été poussés par la sécheresseà adopter la méthode de l'acide urique,qui leur permettait de conserver plus d'eau. Différentes caractéristiques reproductricesont favorisé différentes méthodesd'élimination des déchets azotés. Par exemple, la solubilité de l'urée dans l'eaupermet aux embryons des mammifèresd'éliminer leurs déchets dans le sang de leur mère.

De l'autre côté, la nature solide de l'acide uriquepermet aux déchets des embryons d'oiseauxde former des morceaux sans danger dans les œufs,qui possèdent des coquilles duresque l'urée ne pourrait pas traverser.