European Research Group AquaDEB Groupement de recherche européen AquaDEB

De façon universelle, tout organisme vivant a besoin de matière pour assurer sa croissance, sa reproduction et sa survie, puisque c’est de cette matière qu’il tire l’énergie nécessaire à son activité. La bio-énergétique, qui permet quantifier les échanges et les transformations d’énergie et de matière entre un être vivant et son environnement, repose sur une connaissance des réponses physiologiques des organismes dans leur environnement (i.e. écophysiologie) et fait appel à la modélisation comme méthode d’intégration de ces connaissances dans un schéma (mathématique) unique du fonctionnement de l’organisme.

Une approche simple de l’utilisation de l’énergie chez les organismes aquatiques consiste à faire le bilan entre gains sous forme de nourriture consommée et absorbée, et pertes de matière et d’énergie sous forme d’excrétion, de respiration, et de locomotion. Cette approche est utilisée dans les modèles bio-énergétiques de type « scope for growth » (SFG, e.g. [3, 4, 5, 6]).

Une approche plus intégrée et générique de la gestion de l’énergie chez les organismes est proposée au travers de la théorie des budgets d’énergie dynamiques (DEB, Kooijman 2000 [7]). Cette théorie a pour objectif d’analyser de façon quantitative, et à partir d’un ensemble de constats physiologiques, les effets de l’environnement sur les grandes fonctions physiologiques des organismes vivants (nutrition, digestion, croissance, reproduction, maintenance et vieillissement), à différents stades de leur développement (embryon, juvénile et adulte). Les fonctions physiologiques sont traduites en équations différentielles et sur la base de 11 paramètres seulement. Quelle que soit l’espèce considérée (e.g. bactéries, invertébrés ou vertébrés), cette approche consiste à séparer l’utilisation et la répartition de l’énergie en grandes fonctions : croissance, développement, reproduction et maintenance. Dans la théorie DEB, l’énergie entre dans l’organisme sous forme de nourriture qui est absorbée, en fonction de la température, à une vitesse proportionnelle à la surface de l’organisme (Fig. 1). Cette énergie est dirigée dans un compartiment de réserves pour être utilisée, en fonction d’un taux catabolique, pour la maintenance, la croissance, le développement et la reproduction (Fig. 1). La perte d’énergie due à la maintenance est proportionnelle au volume des organismes. La théorie DEB pose l’existence d’une loi de fractionnement de l’énergie, selon laquelle l’énergie intégrée est répartie entre différents compartiments : une fraction de l’énergie est allouée à la croissance des tissus structurels et à la maintenance des fonctions vitales, alors que la fraction restante est consacrée à la reproduction [7].  

 
Figure 1. Schéma conceptuel des échanges énergétiques qui régissent les grandes fonctions physiologiques de croissance, de reproduction et de survie chez les organismes vivants (d'après Kooijman, 2000)