Système excréteur

Définition du système excréteur

En consommant de la nourriture et de l'eau, le corps d'un organisme vivant absorbe constamment de l'eau et des nutriments provenant de son environnement. Sans un mécanisme approprié pour se débarrasser des substances, le corps peut accumuler des déchets toxiques et de l'eau, ce qui nuit à l'équilibre interne de l'organisme.

Le système excréteur aide à maintenir l'homéostasie du corps en éliminant les déchets métaboliques et l'excès d'eau.

Chez de nombreux groupes d'animaux, des insectes aux humains, le système excréteur joue également un rôle dans l'osmorégulation, le processus de maintien de l'équilibre entre le sel et l'eau à travers les membranes dans les fluides du corps.

Schéma du système excréteur

Avant de passer en revue les composants et les fonctions spécifiques du système excréteur, prends un moment pour regarder les parties du système excréteur humain dans le diagramme ci-dessous (Fig. 1). Cela te donnera une idée de la façon dont les différents organes excréteurs travaillent ensemble.

Parties du système excréteur

Rappelle que les systèmes corporels des animaux varient selon les groupes d'animaux.

Bien que la structure et les fonctions des organes excréteurs varient d'un groupe d'animaux à l'autre, une caractéristique qu'ils ont en commun est qu'ils consistent généralement en un réseau de tubules dont la surface est suffisante pour laisser passer l'eau et les solutés, y compris les déchets azotés.

Chez de nombreux animaux, l'excès d'eau et les déchets sont éliminés de la circulation sanguine en produisant des déchets liquides appelés urine. L'urine est fabriquée en suivant les étapes de base suivantes :

1. Filtration: Le liquide corporel (comme le sang) entre en contact avec l'épithélium, une couche de cellules qui tapisse les organes et les glandes. La pression sanguine entraîne la filtration à travers la membrane sélectivement perméable de l'épithélium.

   1. Les grosses molécules, y compris les cellules et les protéines, ne peuvent pas traverser cette membrane et restent donc dans le liquide, tandis que l'eau et les petites molécules comme les sucres et les acides aminés passent à travers, formant une solution appelée filtrat.

2. Réabsorption: Les molécules précieuses comme les vitamines et les hormones sont sélectivement récupérées et renvoyées dans le liquide corporel, ne laissant qu'une fraction du filtrat à transporter vers la vessie.

3. Excrétion: Le filtrat traité contenant les déchets métaboliques est libéré du corps sous forme d'urine.

Maintenant que nous avons une idée générale de la formation de l'urine, examinons comment ce processus varie selon les groupes d'animaux. Tout d'abord, nous examinerons les organes excréteurs que l'on trouve généralement chez les vertébrés, y compris chez l'homme. Ensuite, nous passerons en revue plusieurs exemples de groupes d'animaux où un ensemble d'organes entièrement différent effectue l'excrétion.

Les organes du système excréteur des vertébrés

Les reins sont généralement considérés comme le principal organe excréteur chez les vertébrés. Les reins font partie du système urinaire, qui comprend également les uretères, la vessie et l'urètre, responsables respectivement du transport, du stockage et de l'élimination de l'urine.

Les reins sont constitués de tubules très structurés et étroitement reliés à un réseau de capillaires.

Ils sont enfermés dans trois couches de tissus : le fascia rénal, la capsule adipeuse périrénale et la capsule rénale. Les reins possèdent également trois régions internes : le cortex, la moelle et le bassinet, situés dans le hile. Le hile sert de passage aux vaisseaux sanguins et aux nerfs pour entrer et sortir du rein. C'est également le point de sortie des uretères.

Lesnéphrons - deminuscules structures qui constituent les éléments de base des reins - filtrent les éléments du sang, restituent ce qui est nécessaire à la circulation sanguine et éliminent l'excédent sous forme d'urine. Chaque rein est composé de plus d'un million de néphrons.

Tout comme les étapes de la production d'urine que nous avons abordées précédemment, les reins filtrent le sang en trois étapes fondamentales (Fig. 2) :

1. Filtration glomérulaire: les néphrons filtrent le sang qui traverse le glomérule, un réseau de capillaires situé près de l'extrémité d'un tubule rénal. Presque tous les solutés, à l'exception des protéines, sont filtrés.

2. Réabsorption tubulaire: le filtrat est recueilli et la plupart des solutés sont réabsorbés dans les tubules rénaux, un long tubule qui émerge du glomérule.

3. Sécrétion tubulaire: davantage de solutés et de déchets sont libérés dans les tubules distaux. Les canaux collecteurs recueill ent le filtrat des néphrons et le fusionnent dans les papilles médullaires, d'où le filtrat - maintenant appelé urine - s'écoule finalement vers les uretères.

En filtrant le sang et en régulant l'équilibre entre le sel et l'eau dans les fluides corporels, les reins jouent un rôle essentiel dans l'osmorégulation et l'excrétion chez les vertébrés.

En raison des différences dans leur environnement extérieur, il existe des variations adaptatives dans la structure et la fonction des reins parmi les groupes de vertébrés.

Par exemple, la plupart des mammifères ont la capacité d'éliminer les sels et les déchets azotés tout en conservant l'eau ; ils peuvent ajuster le volume et la concentration en solutés de leur urine en fonction de leur équilibre hydrique et salin ainsi que de leur taux de production d'urée :

• Lorsqu'un mammifère absorbe beaucoup de sel mais très peu d'eau, il peut excréter l'urée et le sel en petites quantités d'urine hyperosmotique (c'est-à-dire que la concentration en soluté est plus élevée dans l'urine que dans le sang), ce qui minimise la perte d'eau.

• Lorsqu'un mammifère absorbe un minimum de sel mais beaucoup d'eau, il peut excréter l'urée et le sel en grandes quantités d'urine hypoosmotique (c'est-à-dire que la concentration en soluté est plus faible dans l'urine que dans le sang), ce qui minimise la perte de sel.

D'autre part, les poissons d'eau douce et les amphibiens ont tendance à produire de grands volumes d'urine diluée parce qu'ils sont hyperosmotiques par rapport à leur environnement. Par conséquent, pour conserver le sel, leurs tubules réabsorbent les ions du filtrat.

Chez les poissons marins osseuxles reins aident à éliminer les ions bivalents (ceux qui ont une charge de 2+ ou 2-), comme le calcium (^Ca2+), le magnésium (^Mg2+) et le sulfate (^SO42-), par la production et l'excrétion d'urine. Les poissons marins absorbent de grandes quantités de ces ions en raison de l'absorption constante d'eau de mer.

Faits sur le système excréteur des invertébrés

Si les reins et leurs conduits sont principalement responsables de l'excrétion azotée et de l'osmorégulation, ces fonctions ne sont pas toujours assurées par le même ensemble d'organes dans d'autres groupes d'animaux. Dans la section suivante, nous parlerons des systèmes excréteurs appelés protonéphridies, métanéphridies et tubules de Malpighi.

Les protonéphridies

Les vers plats n'ont pas de cavité corporelle. Au lieu de reins, ils ont des systèmes excréteurs uniques appelés protonéphridies (Fig. 3).

Lesprotonéphridies sont un réseau de tubules très ramifiés. Les branches de chaque protonéphridie sont coiffées d'unités cellulaires appelées bulbes de flamme. Des cils recouvrent le tubule de chaque bulbe de flamme.

Le battement des cils entraîne l'eau et les solutés du liquide interstitiel à travers le bulbe de flamme, libérant ainsi le filtrat dans le réseau de tubules. Le filtrat s'écoule vers l'extérieur à travers les tubules et sort sous forme d'urine par les pores excréteurs à la surface du corps. L'urine du ver plat d'eau douce étant pauvre en solutés, sa sécrétion contribue également à maintenir l'équilibre de la concentration d'eau à l'intérieur et à l'extérieur de son corps.

Les autres animaux qui possèdent des protonéphridies sont les ténias, les larves de mollusques et les lancettes.

Métanéphridies

Les vers de terre et autres annélides possèdent des organes excréteurs spéciaux appelés métanéphridies, constitués de tubules munis de cils. Chaque segment du ver de terre possède une paire de métanéphridies (Fig. 4). Le mouvement des cils entraîne le liquide dans un tubule doté d'une vessie de stockage qui s'ouvre sur l'extérieur.

Les métanéphridies des vers de terre contrôlent l'arrivée d'eau en créant de l'urine diluée. L'épithélium récupère la plupart des solutés et les renvoie au sang dans les capillaires. Les déchets azotés restent dans le tubule et sont expulsés dans l'environnement.

Tubules de Malpighi

Les insectes et autres arthropodes terrestres possèdent des tubules de Malpighi. Les tubules de Malpighian d'une fourmi sont représentés dans la figure 5 ci-dessous.

Lestubules de Malpighi sont tapissés de microvillosités qui réabsorbent l'eau et les nutriments et maintiennent l'équilibre osmotique. Ces tubules travaillent en collaboration avec des glandes spéciales situées dans le rectum.

Ces systèmes excréteurs sont dépourvus de la filtration que l'on trouve dans la majorité des autres systèmes excréteurs. Les pompes d'échange qui tapissent les tubules pompent les ions H+ dans la cellule et les ions K+ ou Na+ à l'extérieur. Le mouvement des ions modifie la pression osmotique, ce qui permet à l'eau, aux électrolytes et aux déchets azotés de pénétrer dans les tubules.

Les déchets azotés, principalement de l'acide urique insoluble, sont rejetés sous forme de matières presque sèches avec les excréments, ce qui les aide à conserver l'eau. Cette adaptation cruciale contribue à leur survie dans les environnements secs.

Maladies du système excréteur

Les maladies qui affectent le système excréteur comprennent :

1. Lescalculs rénaux, qui sont des matières solides ressemblant à des cailloux qui se forment dans un ou les deux reins à partir de substances présentes dans l'urine.

2. L'infection des voies urinaires, qui se produit lorsque des bactéries pénètrent dans l'urètre et infectent les voies urinaires.

3. L'urémie, qui se caractérise par des déséquilibres dans les liquides, les électrolytes et les hormones de l'organisme, ainsi que par des anomalies métaboliques.

4. Lanéphrite, où les tissus des reins sont enflammés, ce qui les empêche de filtrer les déchets du sang.

5. Incontinence: perte de contrôle de la miction.