Température optimale

Définition

La température optimale est une température pour laquelle l'activité métabolique d'un organisme atteint l'homéostasie. La dépense énergétique de l'organisme est au minimum pour la régulation des processus du métabolisme, sans aucun stress.

À la température optimale, la température corporelle est idéale pour l'organisme (ex. : travail des enzymes). Globalement, les températures optimales, idéales ou préférables, sont d'environ 20 °C (17 à 24 °C).

Des température optimales corrélées à l'humidité :

La température optimale du meilleur rendement énergétique avec la moindre dépense glucidique varie avec l'humidité.

Explications

Une température optimale est aussi appelée température idéale, température préférable ou optimum de température. Voir aussi l'optimum écologique pour un écosystème.

La température fait partie intégrante des habitats de toute vie et est le paramètre d'impact physique le plus étudié. La température affecte les facteurs physiques, chimiques, biologiques et écologiques à toutes les échelles. La température optimale peut être différente selon le sexe, n'étant par la même pour une femelle ou un mâle.

Par exemple, en influençant les états de la matière, la température détermine si le gel se forme sur une feuille ou si la sueur s'évapore de la peau. La température influence le taux de dissolution et de diffusion des produits chimiques essentiels et la thermodynamique des réactions métaboliques.

Au niveau cellulaire, la température peut affecter la fluidité des membranes, le repliement des protéines et la régulation de l'expression des gènes; les indicateurs de déformation thermique comprennent l'altération des protéines et les fluctuations des profils protéiques dans les tissus.

Au niveau macroécologique, la température peut influencer l'abondance de nourriture, d'eau, de concurrents et de prédateurs, et selon les espèces, la température peut également affecter le développement, la maturation, la reproduction, la migration ou la dormance.

Les températures de l'habitat des différents écosystèmes fluctuent naturellement en fonction des cycles quotidiens et saisonniers; cependant, les organismes vivants sont également sujets à des événements de température extrême intermittents ou prolongés.

Bien que les ectothermes et les endothermes soient connus pour réagir différemment à une température ambiante élevée, cette vue personnelle se concentrera sur les endothermes et les plantes.

Les effets de la température peuvent être influencés par d'autres paramètres clés, tels que l'humidité, la pression, la lumière, le rayonnement ultraviolet ou la composition de l'air, la disponibilité en oxygène, etc.

Température optimale des eucaryotes

La température affecte de nombreux processus de la vie, mais on peut s'attendre à ce que son effet diffère d'un organisme eucaryote à l'autre habitant des environnements similaires. Mais en fait, il est constaté que les températures préférables (ou, à l'inverse, nocives) sont similaires pour les humains, les bovins, les porcs, la volaille, le poisson et les cultures agricoles.

Toutefois, la température ressentie dépend de plusieurs facteurs environnementaux, comme la température ambiante, la pression atmosphérique, l'humidité, etc. La température optimale en diffère donc.

Par exemple, les seuils de température de contrainte sont plus bas lorsque l'humidité est plus élevée. Ainsi, le climat, avec ses rigueurs ou ses excès, influence la température optimale d'un organisme.

Ainsi, une exposition prolongée à des températures supérieures à 25 °C avec une humidité élevée peut provoquer un stress thermique dans de nombreux organismes, sans aucun stress hydrique. De courtes expositions à des températures supérieures à 35 °C avec une humidité élevée, ou supérieures à 40 °C avec une faible humidité, peuvent être mortelles.

L'augmentation de l'exposition, de la fréquence et de la durée des températures stressantes et mortelles augmente le stress physiologique et les dommages corporels subis par les humains, le bétail, la volaille, le poisson et les cultures agricoles.

Différences entres température de croissance et de vie

Le principe de température optimale peut aussi intégrer le stade de développement d'un organisme (et aussi d'un organite) comme variable. Ainsi, la température optimale de croissance peut différer de celle de la vie adulte.

Par exemple, si la plage de température optimale d'un organisme mésophile adulte est meilleure à des températures modérées comprises entre 25 °C et 40 °C, la température pour une croissance optimale la température optimale de croissance des mésophiles est comprise entre 15 °C et 35 °C.

✅ La température optimale de nombreux mésophiles pathogènes est de 37 °C, la température normale du corps humain.

Température optimale des organites corporels et procaryotes

La température optimale (idéale ou préférable) d'un procaryote ou d'un organite d'eucaryote (enzyme, plaste, etc., pour des biosynthèses variées) est variable selon les mêmes conditions que pour les eucaryotes. Toutefois, pour des cellules par exemple, la pression osmotique peut intervenir dans leur bon fonctionnement.

Les températures optimales pour une enzyme par rapport à l'oxygène consommé :

La température optimale d'activité d'une enzyme est de 35 °C avec une consommation d'oxygène

✅ La température optimale des nanoparticules enzymatiques immobilisées présente une augmentation substantielle par rapport à celle de l'enzyme libre, par exemple, une augmentation de 10 °C pour l'uricase (urate oxydase) et de 5 °C pour la notatine (glucose oxydase) a été rapportée.

Les nanoparticules enzymatiques immobilisées présentent une thermostabilité (thermostable) améliorée par rapport à celle de l'enzyme libre, par exemple, les nanoparticules enzymatiques de la glucose oxydase immobilisée par rapport à celle libre.

Cela pourrait être dû aux liaisons croisées covalentes inter et intramoléculaires qui empêchent les changements de conformation de l'enzyme à une température plus élevée et donc la désactivation de l'enzyme.

Généralement, les nanoparticules d'enzymes montrent leur activité accrue, en raison d'une surface spécifique plus élevée, d'une meilleure stabilité et biocompatibilité. Bien que la taille, la forme, la couleur et la liaison chimique des agrégats de nanoparticules enzymatiques aient été étudiées, leurs propriétés cinétiques sous forme native n'ont pas été rapportées.

Cependant, les propriétés cinétiques des nanoparticules enzymatiques de quelques enzymes ont été étudiées après leur immobilisation covalente sur membrane artificielle (membrane de nitrocellulose) ou sur fil métallique (Au/Pt). Une comparaison des propriétés cinétiques des nanoparticules enzymatiques immobilisées avec celles des enzymes libres a révélé les changements dans les propriétés des enzymes libres après la préparation de leurs nanoparticules et l'immobilisation ultérieure.

Réflexions sur les effets du changement climatique

Tous les organismes vivants sont affectés par la température, et on peut s'attendre à ce que l'effet du changement de température varie selon les règnes de la vie et les zones géographiques.

Cependant, à mesure que la température moyenne mondiale augmente avec le changement climatique, l'effet sur certaines formes de vie eucaryotes aura des conséquences directes et indirectes pour la société.

Une température élevée entraînera une tension thermique et affectera le fonctionnement et la santé des humains, la croissance et la productivité du bétail et de la volaille, ainsi que la croissance et le rendement des cultures.

Les organismes réagissent au stress thermique physiologiquement et en modifiant leur comportement. Les réactions physiologiques comprennent l'augmentation de la température corporelle, l'augmentation de la fréquence cardiaque et respiratoire, la vasodilatation, l'augmentation de la transpiration et les crampes musculaires (un symptôme précoce de la maladie de la chaleur).

Le stress thermique entraîne une réduction de la croissance des bovins de boucherie et des bovins laitiers, des porcs, des poulets et d'autres animaux d'élevage, ce qui entraîne une baisse des rendements et de la reproductibilité.

Par exemple, en cas de tension thermique, le rendement laitier des vaches laitières en lactation peut être réduit de 10–20 %.

Les mécanismes d'adaptation comportementale pour les humains et les animaux comprennent boire plus, manger moins, limiter l'activité et, pour les humains, s'habiller de manière appropriée. Une transpiration accrue peut entraîner une perte d'eau et de sel qui doit être compensée par une consommation accrue d'eau pour éviter la déshydratation.

Les vaches laitières ont une déshydratation sévère lorsque 12 % de leur poids corporel a été perdu sous forme d'eau et, chez les chameaux et les chèvres bédouines, l'effet intervient à 30–40 % de la perte d'eau de poids corporel.

À très haute température, l'exposition devient mortelle.

Les stratégies visant à atténuer la pression thermique croissante nécessitent souvent des ressources supplémentaires et ne sont donc pas accessibles à tout le monde, mais pourraient inclure : une ombrage naturel accru (par exemple, des arbres) et un ombrage construit; une refonte des villes et des bâtiments pour qu'ils soient plus passifs à la température (par exemple, des couleurs de toit et de mur plus claires et réfléchissantes, une meilleure isolation des murs et des toits, et des fenêtres à l'écart du lever et du coucher du soleil); et l'augmentation du débit d'air, de la climatisation intérieure et des systèmes de refroidissement personnels.

Dans l'élevage, des conceptions d'étables ont été développées pour réduire le rayonnement solaire et, selon l'emplacement, des dispositifs d'eau sophistiqués et des ventilateurs sont utilisés pour favoriser le refroidissement actif.

Cependant, certains animaux d'élevage sont encore élevés à l'extérieur, en particulier pendant les mois d'été, lorsque le stress thermique (principalement dû à une exposition directe au rayonnement solaire) pourrait devenir un problème.

En rapport avec "température optimale"

• optimum écologique

  

  Un optimum écologique est la valeur d'un facteur écologique, limitant, biotique ou abiotique, pour laquelle l'activité biologique est optimale (homéostasie).

• régulation de la température

  

  En biologie, la régulation de la température est un processus de maintien de l'organisme dans des conditions physiologiques optimales.

• température ambiante

  

  La température ambiante est une valeur de la température de l'air du milieu ambiant, généralement valable à environ 21 °C (18–23,5 °C) pour le bien-être...

• température

  

  La température est une grandeur physique de chaleur, chaude ou froide, mesurée en degrés par rapport à une échelle connue (Celsius °C, Fahrenheit °F, Kelvin...