Coût de la croissance dans les cellules et les organismes : règles générales et aspects comparatifs

De manière succincte, on peut dire que l'énergie métabolisable (M) se divise en travail métabolique, payé par des 'oxydations' (R), et 'assimilation', c'est-à-dire production (P), de sorte que M = R+P. Cependant, une fraction de R est nécessaire pour couvrir les dépenses de production et si ces dépenses représentent, Joule pour Joule, une proportion constante de la quantité produite, alors Rt = Rm+cP, où Rt = dépenses métaboliques totales, Rm = dépenses métaboliques pour maintenir l'organisme non producteur, et cP = Rp = dépenses métaboliques liées aux processus de production. La partition de l'énergie métabolisable en R et P ainsi qu'en Rm et Rp peut varier en fonction de la phylogénie et de l'histoire de vie des espèces concernées et des circonstances écologiques. Ainsi, la sélection devrait agir sur les deux ratios, R/P et Rm/Rp. En comparant les ratios P/(P+Rp) (l'efficacité apparente de la production) et Rp/P (le coût métabolique apparent de la production) dans différents types d'organismes, on constate qu'une valeur de P/(P+Rp) = 0,75, équivalente à 75 % d'efficacité, 10 mgdbm/mmol ATP, et 16 mumolO2/mg dbm (lorsque 1 mg est identique à 22 J), peut être utilisée comme une 'valeur de consensus' pour l'efficacité moyenne, ou coût, de la transformation de l'énergie métabolisable en production dans un large éventail d'organismes, des bactéries aux mammifères. Cette valeur correspond à environ trois fois le coût théorique de la synthèse de la même quantité de tissu sur la base des principes biochimiques connus. Les raisons pour lesquelles les coûts empiriques de production sont supérieurs aux coûts théoriques de synthèse, par ce qui semble être un facteur commun, peuvent être très différentes chez les bactéries, les petits ectothermes et les grands endothermes. Les écarts par rapport à la valeur de consensus peuvent être dus à des différences dans la densité énergétique des nutriments assimilés et des tissus synthétisés. D'autres complications surviennent en raison d'interactions entre P, Rp, et Rm. Chez les microorganismes, l'existence d'une composante constante et d'une composante variable du métabolisme de maintenance a été postulée, cette dernière diminuant avec l'augmentation du taux de production. Chez les petits métazoaires ectothermes, en revanche, la relation non linéaire entre le métabolisme de croissance et le taux de croissance a conduit à la spéculation qu'au-dessus d'une valeur critique de Pg, certaines fonctions consommatrices d'énergie de maintenance sont supprimées et l'énergie ainsi acquise est utilisée pour alimenter les processus de croissance. Il existe certaines preuves que, au moins chez les métazoaires ectothermes, le coût apparent de la croissance diminue avec le taux de croissance, atteignant un faible plateau d'environ 10 mumolO2/mgdbm à des taux de croissance dépassant environ 8 mgdbm/g/h. (RÉSUMÉ TRONQUÉ À 400 MOTS)