Définition de l’excrétion
L’excrétion est le processus que les organismes biologiques utilisent pour expulser ou éliminer les déchets produits par leurs métabolismes. Pour que les cellules survivent, elles doivent effectuer certaines réactions biochimiques, lorsque ces réactions ont lieu, certains sous-produits sont formés qui peuvent être toxiques ou mortels pour les cellules si on les laisse s’accumuler. Le processus d’excrétion permet de collecter ces déchets et de les évacuer de la cellule. Dans les organismes multicellulaires, ces déchets doivent ensuite être excrétés du corps.
L’excrétion est une partie importante de l’osmorégulation, ou des tentatives d’un organisme de contrôler l’environnement à l’intérieur de ses cellules. L’osmorégulation est importante pour un certain nombre de raisons, principalement parce que les réactions biochimiques nécessaires à la vie requièrent des conditions précises. Sans une acidité et une concentration appropriées des molécules, certaines réactions comme la synthèse de l’ADN et la production d’ATP ne pourraient avoir lieu. De plus, des substances comme l’ammoniac (un sous-produit de la dégradation des acides aminés), peuvent être toxiques pour les cellules.
L’excrétion peut être comparée à la sécrétion, le processus par lequel les phéromones, les hormones et d’autres substances actives sont sécrétées par la cellule. Avec le processus d’excrétion, le but de l’élimination des substances de la cellule est simplement parce que ces substances sont des déchets, et parfois toxiques. Avec la sécrétion, les substances elles-mêmes servent un but extérieur à la cellule, comme coordonner la croissance d’un organisme ou attirer un partenaire.
Tous les organismes ont une méthode d’excrétion. L’excrétion opère à travers un certain nombre de méthodes différentes, selon l’espèce. Les organismes unicellulaires ont souvent des méthodes d’excrétion très simples, impliquant le rejet des déchets à l’extérieur de la cellule. Les organismes multicellulaires doivent gérer l’excrétion sur plusieurs fronts. Après que les cellules individuelles ont expulsé leurs déchets, ceux-ci sont simplement déposés dans une cavité corporelle ou un vaisseau sanguin. De là, les substances excrétées doivent se frayer un chemin hors du corps. Vous trouverez ci-dessous plusieurs exemples d’excrétion dans différents organismes.
Exemples d’excrétion
Excrétion dans les organismes unicellulaires
Dans les organismes unicellulaires, l’excrétion est assez simple. La plupart des organismes unicellulaires se nourrissent par le processus de phagocytose, au cours duquel la membrane cellulaire est repliée vers l’intérieur pour créer une vésicule alimentaire. Ce paquet lié à la membrane est transporté dans le cytoplasme de la cellule, où des enzymes digestives sont introduites. Une fois la nourriture digérée, il ne reste plus que les déchets dans la vésicule. La plupart des cellules utilisent alors le processus d’exocytose pour éliminer ces déchets. L’exocytose est simplement l’inverse de la phagocytose, en ce sens que la vésicule alimentaire fusionne avec la membrane cellulaire et le contenu est déversé à l’extérieur de la cellule.
De nombreux protistes d’eau douce possèdent également une vacuole contractile. Cet organite interne recueille l’eau qui s’écoule dans la cellule et la force à sortir en comprimant la vacuole. Les organismes d’eau douce, contrairement aux organismes marins, sont généralement hypertoniques par rapport à leur environnement. S’ils doivent maintenir un niveau élevé de substances dissoutes par rapport à l’eau qui les entoure, cela entraîne également l’écoulement de l’eau dans leurs cellules. L’excrétion de cette eau leur permet de maintenir l’homéostasie.
Excrétion chez les animaux
Alors que l’excrétion ne change pas nécessairement au niveau cellulaire, la plupart des organismes multicellulaires ont besoin de moyens supplémentaires d’excrétion. Certains petits organismes multicellulaires excrètent simplement des substances à travers leur peau, leur permettant de se diffuser au fil du temps. Cette méthode ne fonctionne que pour les organismes les plus petits et les plus minces. La plupart des animaux, cependant, ont des organes et des systèmes spécialisés entièrement conçus pour l’excrétion.
Tous les animaux, par le processus de la respiration cellulaire, produisent de l’eau et du dioxyde de carbone comme sous-produit. De plus, tous les animaux utilisent des acides aminés pour construire et maintenir leur ADN, ainsi que pour décomposer les acides aminés en d’autres produits cellulaires. Bien que ces substances puissent être facilement éliminées des cellules, elles restent piégées dans le corps en l’absence d’organes permettant de les excréter. Le dioxyde de carbone, qui existe sous forme de gaz dissous, peut être excrété par les poumons ou les branchies, lorsqu’un organisme respire.
L’eau et les acides aminés décomposés doivent être excrétés d’une autre manière. A cet effet, la plupart des animaux possèdent un ou des organes dotés de minuscules structures appelées néphridies. Les néphridies sont de minuscules tubules entourés de cellules spécialisées. Lorsque les fluides corporels sont aspirés dans les tubules, ils traversent différentes zones dont l’osmose est régulée pour extraire les déchets des fluides. Chez la plupart des animaux marins, le principal déchet créé par les acides aminés est l’ammoniac. Comme il y a une grande disponibilité d’eau, les poissons et autres organismes marins évacuent simplement l’ammoniac de leur système en utilisant de grandes quantités d’eau.
Les organismes terrestres n’ont pas cet avantage. Si ces organismes produisaient de l’ammoniac, ils se déshydrateraient en essayant de tout évacuer. Ainsi, les organismes terrestres ont souvent des néphridies plus avancées, logées dans des organes plus complexes. La plupart des organismes terrestres possèdent un rein, qui abrite les néphridies, ainsi qu’un foie qui contribue également à filtrer les fluides corporels. Les animaux terrestres utilisent ces organes plus puissants pour concentrer l’ammoniac en urée (mammifères) ou en acide urique (oiseaux et certains reptiles). Ces méthodes peuvent être stockées plus longtemps, sans nécessiter autant d’eau. Le système de néphrons utilisé par les animaux pour l’excrétion peut être vu dans l’image ci-dessous.
D’autres animaux encore ont des méthodes d’excrétion ayant évolué différemment. Les insectes, par exemple, ont développé le système des tubules de Malpighi, qui fonctionne de manière similaire aux néphridies, mais qui est apparu indépendamment dans l’histoire de l’évolution. Ces séries de tubules, qui ne sont pas contenues dans un organe récepteur de sang tel qu’un rein, s’étendent dans le fluide corporel partout dans le corps. Ils se rattachent aux intestins, où ils déposent les déchets excrétés. Ce processus d’excrétion est différent de celui des mammifères et des autres animaux familiers, mais il remplit la même fonction.
Excrétion chez les plantes
Les plantes subissent également le processus d’excrétion. Les plantes simples et petites excrètent des déchets sur les surfaces de leurs cellules. Les plantes plus grandes et vasculaires ont développé des méthodes d’excrétion qui impliquent la feuille comme organe excréteur. Chez les grandes plantes vasculaires, les cellules internes de la plante n’ont aucun accès à l’environnement extérieur. Comme les cellules des animaux, elles sécrètent leurs déchets dans les espaces intracellulaires. Les déchets végétaux sont légèrement différents des déchets animaux dans la mesure où l’oxygène est le principal déchet gazeux. Pour se débarrasser de cet oxygène et faire entrer du dioxyde de carbone frais, les plantes ont recours à une série d’ouvertures dans les feuilles, appelées stomates. Un stomate microscopique est illustré ci-dessous, montré en position ouverte.
A travers ces stomates, les déchets peuvent être éliminés. Le xylème et le phloème, tissus des plantes qui permettent de transporter l’eau, le sucre et les minéraux autour de la plante, sont également cruciaux dans ce processus. Lorsque les stomates sont ouverts, les échanges gazeux et l’excrétion ont lieu. Les cellules de toute la plante déversent leurs déchets dans l’eau qui voyage vers les feuilles, qui est ensuite rejetée par le stoma.