HOMEOSTASIE DÉFINIE

L’une des caractéristiques définissant les animaux à sang chaud comme les humains est la capacité à maintenir une température corporelle centrale différente de la température environnementale. La température moyenne du corps humain est de 37°C (98,6°F), et le corps dépense une bonne quantité d’énergie pour s’assurer que cette température reste relativement constante ; on appelle cela le point de consigne de la température corporelle. On trouve dans tout le corps des points de consigne différents pour différents systèmes. Par exemple, le point de consigne pour le glucose (glycémie) est de 85 mg/dl et le point de consigne pour le sodium est de 142 mmol/l. Le corps utilise une variété d’organes et de systèmes organiques pour s’assurer que certaines variables restent aussi proches que possible de leur valeur de consigne, ou du moins dans une fourchette normale. Par exemple, sans l’aide d’un vêtement, le corps humain a la capacité remarquable de maintenir la température du corps entre 98°F et 100°F, même lorsqu’il est placé dans des conditions environnementales allant de 68°F à 130°F. Comment le corps reste-t-il chaud à 68°F et frais à 130°F ?

Pour rester au chaud, le corps peut augmenter son métabolisme, il peut détourner le flux sanguin de la surface, ou il peut faire frissonner les muscles. Tous ces mécanismes génèrent de la chaleur. Bien sûr, nous pouvons aussi utiliser nos capacités cognitives supérieures et mettre des vêtements. Pour rester au frais, le corps libère des gouttelettes d’eau à la surface de la peau, formant ainsi la sueur, qui agit pour dissiper la chaleur lorsque l’eau s’évapore. Le plus intéressant est peut-être que la transpiration, les frissons et la déviation du flux sanguin se produisent automatiquement ; en d’autres termes, nous ne les contrôlons pas consciemment, ils semblent simplement se produire. Cette propriété automatique du corps humain à réguler les variables a été observée et définie par Claude Bernard en 1854. Puis, en 1926, Walter Cannon a nommé ce processus homéostasie. L’homéostasie, comme de nombreux mots scientifiques, est d’origine grecque : homeo signifie « semblable ou identique » et stasis signifie « rester immobile ou rester le même ». L’homéostasie est donc, par définition, la capacité de l’organisme à maintenir des conditions internes relativement stables (environnement interne) même si le monde extérieur (environnement externe) change. Le milieu interne est défini comme le fluide qui entoure les cellules.

Comme nous l’expliquerons, le corps humain subit une multitude d’interactions très complexes pour maintenir l’homéostasie en s’assurant que les systèmes fonctionnent pour maintenir différentes variables dans leurs plages normales. Ces interactions sont essentielles à la survie de l’organisme. Une incapacité à maintenir l’homéostasie peut entraîner la mort ou des maladies telles que : le diabète, la déshydratation, l’hyperthermie et même les réactions allergiques.

Systèmes de contrôle de l’homéostasie

Pour expliquer le fonctionnement de l’homéostasie, revenons sur les changements qui se produisent pour maintenir la température du corps. Comment le corps sait-il quand il doit frissonner ou transpirer ? La première étape pour reconnaître un changement de température est la capacité à détecter un changement de température. Dans le corps, cette fonction est attribuée à un récepteur, qui est un type de capteur qui surveille l’environnement et détecte les changements de variables. Lorsque des conditions provoquent un changement dans une variable, nous les appelons des stimuli. Lorsqu’un récepteur détecte un changement, il le communique à un centre de contrôle. Les centres de contrôle sont situés dans tout l’organisme, souvent dans le cerveau, et sont chargés de déterminer le point de consigne et le mode d’action approprié pour corriger les écarts par rapport au point de consigne. Les centres de contrôle dictent un plan d’action en communiquant avec les effecteurs. Un effecteur fournit les moyens de corriger l’écart. En ce qui concerne la régulation de la température, le centre de contrôle est situé dans l’hypothalamus, une petite région du cerveau, et les effecteurs comprennent les muscles squelettiques (frissons), les glandes sudoripares (transpiration) et les vaisseaux sanguins. Il est également intéressant de noter que le corps humain peut modifier le point de consigne d’une variable particulière. Ce changement est généralement temporaire et bénéfique. Par exemple, le point de consigne de la température corporelle peut passer à une valeur plus élevée en réponse à des infections, ce qu’on appelle une fièvre. Cette augmentation de la température aide le système immunitaire à éliminer l’agent pathogène.

Un composant essentiel de l’homéostasie est la communication. La communication dans le corps se fait principalement par deux systèmes : le système nerveux et le système endocrinien. Quel que soit le système utilisé, si la communication circule vers le centre de contrôle à partir du récepteur, on parle de voie afférente. Si l’information circule du centre de contrôle vers l’effecteur, on parle de voie efférente. Collectivement, le récepteur, la voie afférente, le centre de contrôle, la voie efférente et l’effecteur constituent un système de contrôle homéostatique. Essentiellement, tous les organes et tissus du corps font partie des systèmes de contrôle homéostatique et remplissent des fonctions qui aident à maintenir l’environnement interne du corps.

Image modifiée à partir d’images du domaine public du cerveau et de la peau. Autres éléments à main levée par JS à BYU-I 2013.

1. Des récepteurs dans la peau et le cerveau peuvent détecter la température.

2. L’information sur la température voyage à travers les neurones afférents jusqu’au centre de contrôle. Le centre de contrôle dans cette histoire est l’hypothalamus (point vert dans l’image du cerveau).

3. L’hypothalamus évalue où se situe la température par rapport au point de consigne (98,6). L’hypothalamus envoie alors un signal par le biais de neurones efférents à la peau et aux tissus musculaires.

4. La peau et les tissus musculaires sont des effecteurs. Si le centre de contrôle détermine que la température du corps est supérieure au point de consigne, alors les vaisseaux sanguins de la peau se dilatent, permettant à plus de sang de se rapprocher de la surface du corps. Les glandes sudoripares de la peau produisent davantage de sueur aqueuse qui sera sécrétée à la surface de la peau et permettra le dégagement de chaleur lors de l’évaporation de l’eau. Si le centre de contrôle détermine que la température du corps est inférieure au point de consigne, les vaisseaux sanguins de la peau se resserrent pour maintenir le sang chaud vers le cœur du corps. De même, les glandes sudoripares cessent de produire de la sueur. Les muscles sont un autre effecteur lorsqu’il fait froid. Les muscles commencent à frissonner, ce qui produit de la chaleur dans le corps.

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