Les organismes doivent maintenir les fluides corporels à une température et un pH constants tout en maintenant des concentrations spécifiques de soluté afin de soutenir les fonctions vitales. L’osmorégulation est le processus qui équilibre les niveaux de soluté et d’eau.
L’osmose est la tendance de l’eau à passer de solutions avec des concentrations en ions plus faibles, ou osmolarités, à celles avec des concentrations en ions plus élevées. L’osmose se produit en réponse aux différences dans les concentrations moléculaires des solutions séparées par une membrane semi-perméable.
Les fluides corporels, qui sont séparés par ces membranes, contiennent de l’eau, des non-électrolytes et des électrolytes — des solutés qui se dissolvent en ions dans l’eau. Les électrolytes et les non-électrolytes influencent l’équilibre osmotique. Cependant, puisque le facteur le plus important pour l’osmose est le nombre de solutés, plutôt que la taille, la contribution des électrolytes est plus importante.
Contrairement à l’eau, les électrolytes ne peuvent pas se diffuser passivement à travers les membranes, mais s’appuient sur une diffusion facilitée et un transport actif. Dans la diffusion facilitée, les canaux à base de protéines déplacent les solutés à travers les membranes. Inversement, l’énergie est utilisée pour déplacer les ions contre les gradients de concentration dans le transport actif.
Lorsque les animaux ingèrent de la nourriture, le matériel qui ne peut pas être utilisé est excrété du corps. Les systèmes excrétoires dans la nature impliquent des compromis entre la conservation de l’énergie et de l’eau.
L’azote est l’un des types de déchets les plus importants dans le corps. L’excès d’azote forme de l’ammoniac, qui est toxique et doit être rejeté. Certains animaux excrètent directement l’ammoniac ; d’autres le transforment d’abord en urée ou en acide urique, qui sont moins toxiques. La transformation de l’ammoniac nécessite plus d’énergie que l’excrétion directe ; cependant, elle conserve plus d’eau.
Les épithéliums de transport servent souvent de médiateurs entre l’osmorégulation et l’excrétion. Ces cellules spécialisées déplacent les solutés et se trouvent dans les organes excrétoires dans tout le règne animal : des tubules malpighiens d’insectes aux branchies de poissons en passant par les reins de vertébrés.
Généralement organisé en réseaux en forme de tube avec de grandes surfaces, les épithéliums de transport aident souvent à la fois à l’équilibre de l’eau et à l’élimination des déchets. Par exemple, certains oiseaux de mer ont des glandes nasales qui enlèvent le sel du sang et l’excrètent des narines, ce qui leur permet de consommer de l’eau de mer.
