Homéostasie [Mode de compatibilité]

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HOMEOSTASIE
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La plupart des variables physiologiques,
comme la pression artérielle, la température
corporelle, le taux d’oxygène, de sodium, de
potassium, de glucose, le pH, sont maintenus
à des niveaux relativement stables malgré des
conditions environnementales extrêmement
variables.
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Ainsi pour maintenir une bonne santé, il
y a nécessité d'un milieu interne constant.
C'est l'homéostasie qui peut donc être définie
comme un état d'équilibre relativement stable.
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En réalité certains paramètres subissent au
cours d'une journée de très fortes variations
autour d'une valeur moyenne, tout en étant
considéré comme en équilibre.
L'homéostasie est donc un phénomène
dynamique non statique.
Les concentrations plasmatiques de
glucose par exemple fluctuent considérablement
au cours d'une journée. Après un repas la
concentration plasmatique de glucose s'élève
considérablement. Ce qui importe c'est qu'après
cette élévation des mécanismes compensateurs
restaurent rapidement les concentrations de
glucose à leur niveau de base.
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La glycémie s’élève après chaque repas et
plus encore après un repas copieux puis retourne
à sa valeur d’avant le repas en un court laps de
temps. Ce profil témoigne d’une bonne
homéostasie du glucose.
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Ainsi l'homéostasie n'implique pas
qu'une fonction physiologique donnée soit
strictement constante dans le temps, mais elle
implique que cette fonction soit relativement
constante et que quand elle a été perturbée
dans un sens ou dans l'autre elles reviennent
secondairement à sa valeur de base.
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Tout changement initie une réaction
corrigeant ce changement.
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Une personne peut être en homéostasie pour
une variable mais pas pour une autre.
En général un sujet est en bonne santé si ses
principaux systèmes corporels sont en
homéostasie. Certaines maladies peuvent être
définies par la perte d'homéostasie de l'un ou de
plusieurs systèmes de l'organisme.
Lorsque l'homéostasie est maintenue il s'agit de
physiologie, quand elle ne l'est pas, il s'agit de
physiopathologie.
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Système réflexe du contrôle homéostatique
Un stimulus est défini comme un changement
détectable de l'environnement interne ou
externe, tel un changement de la température, de
la pression artérielle.
Un récepteur détecte le changement et produit
un signal qui est relayé au centre intégrateur.
La voie que suit le signale entre le récepteur et le
centre intégrateur est dite afférente (qui apporte
à). La réponse du centre intégrateur est envoyée
à l'effecteur. La voie suivie par la formation édite
et efférente (qui porte hors).
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Structure
générale
d’un arc
réflexe
fonctionnant
comme un
système de
rétrocontrôle
négatif.
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Si la réponse produite par l’effecteur
provoque une diminution de l'ampleur
du stimulus qui a déclenché la séquence
des événements, le réflexe constitue un
rétrocontrôle négatif. Exemple
thermorégulation
L’effecteur peut être une hormone qui
est un messager chimique sécrété dans
le sang par des cellules du système
endocrinien. Le terme réflexe
homéostatique peut inclure des
hormones dans ses composantes.
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Exemple de la régulation de la température
centrale.
Un sujet de repos légèrement vêtu
dans une pièce à 20° centigrades. Son
corps dont la température est de 37°
centigrades perd de la chaleur au profit de
l'environnement extérieur, parce que celuici est à une température moindre. Les
réactions chimiques des cellules de son
corps produisent de la chaleur à un taux
égal à celui de la perte de chaleur. Il n'y a
donc ni gain ni perte de chaleur dans le
corps dont la température reste constante.
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Le système est dans un état d'équilibre.
L'état d'équilibre est appelé point de réglage
(valeur de référence) du système
thermorégulateur.
Si on abaisse la température de la pièce
à 5° centigrades, la perte de chaleur est
augmentée mettant à mal l'équilibre
dynamique entre gain et perte de chaleur.
La température du corps commence à
baisser mais très rapidement diverses
réponses homéostatiques limitent cette chute
de température.
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Système de contrôle
homéostatique de la
température
corporelle.
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Le système thermorégulateur décrit cidessus est un exemple de système a
rétrocontrôle négatif (feed back négatif),
dans lequel une augmentation ou une
diminution de la variable régulée engendre
des réponses tendant à la déplacer en
direction opposée (négative).
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Réflexe minimisant la baisse de température
corporelle après exposition à une diminution de la
température ambiante (stimulus).
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Thermorégulation : le centre intégrateur du
cerveau non seulement envoie des signaux
par les fibres nerveuses, mais déclenche
aussi la sécrétion d'hormones qui atteignent
les cellules via la circulation sanguine et
augmentent la quantité de chaleur produite
par les cellules.
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Les systèmes de contrôle homéostatique. Notion
de rétrocontrôle négatif ou feed back négatif.
Au niveau
moléculaire, le
produit formé à
partir d'un
substrat par un
enzyme réagit
négativement
pour inhiber
l'enzyme et éviter
qu'il ne poursuive
son action.
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Quand une cellule a besoin d'énergie, des
molécules de glucose sont converties en ATP
(adénosine triphosphate).
L’ATP s'accumule dans la cellule et inhibe
l'activité de quelques enzymes impliqués dans
la conversion du glucose en ATP.
Ainsi quand la concentration d'ATP
augmente dans une cellule, sa production est
ralentie. Inversement quand cette concentration
diminue, un rétrocontrôle négatif est mis en
oeuvre et entraîne une augmentation de la
transformation du glucose en ATP.
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Le rétrocontrôle positif
Toutes les formes de rétrocontrôle ne sont
pas négatives. Parfois un rétrocontrôle positif
accélère un processus jusqu'à conduire à un
système explosif.
A première vue cela semble aller à
l'encontre du principe de l'homéostasie
puisqu'un rétrocontrôle positif en boucle peut
paraître incontrôlable et rien ne semble pouvoir
l'arrêter. De ce fait dans la nature, le
rétrocontrôle positif est moins fréquent que le
négatif. Exemples: coagulation, naissance.
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Naissance :
Lors de la contraction de l'utérus, des
signaux sont relayés par des nerfs vers le
cerveau. Cela déclenche la sécrétion d'une
hormone, l'ocytocine (hypothalamus → post
hypophyse) qui est un puissant stimulant des
futures contractions utérines. Quand l'utérus
se contracte plus intensément sous l'effet de
l'ocytocine, un plus grand nombre de signaux
sont émis vers le cerveau ce qui augmente
encore la sécrétion d'ocytocine. Ce feed-back
positif persiste jusqu'à la naissance de
l'enfant.
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Repositionnement des points de réglage
Les valeurs que les systèmes de contrôle
homéostatique s'efforce de garder relativement
constante peuvent être modifié.
Un bon exemple et la fièvre, élévation de la
température corporelle survenant en réponse à
une infection et qui équivaut à élever le point de
réglage. Les systèmes de contrôle
homéostatique régulant la température du corps
restent opérationnels mais ils maintiennent la
température à un plus haut niveau.
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Ce nouveau point de réglage est
destiné à combattre au mieux l'infection.
Cela explique pourquoi une fièvre est
souvent précédée de frissons. Le point de
réglage a été repositionné à une valeur plus
élevée et le corps répond en générant de la
chaleur par frissonnement.
Les points de réglage de nombreuses
variables changent selon un rythme
journalier, c'est le rythme circadien. Par
exemple le point de réglage de la
température corporelle et plus haut le jour
que la nuit.
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Redondance
Des systèmes multiples contrôlent
souvent un même paramètre. Une telle
redondance permet des réglages très précis
mais également la persistance d'une
régulation même si l’un des systèmes de
contrôle est inopérant en raison d'une
maladie.
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Réglage: rapide/lent
Réglage rapide/lent : taux d’oxygène dans le
sang artériel.
Régulation nerveuse/hormonale
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Récepteur et centre intégrateur
Une glande endocrine peut être à la fois
récepteur et centre intégrateur.
Dans le pancréas endocrines, glande
sécrétant l'hormone insuline qui diminue la
concentration plasmatique de glucose, les
cellules sécrétrices d'insuline détectent ellemême les changements de concentration de
glucose.
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Signalisation
La communication
entre les cellules fait
intervenir des
messagers
chimiques dont on
distingue trois
catégories :
hormones,
neurotransmetteurs
agent paracrines
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Les agents paracrines sont synthétisés par
la cellule et libérée dans le liquide
extracellulaire, une fois reçu le stimulus
approprié. Ils diffusent vers les cellules voisines
certaines étant leurs cellules cibles. Ils sont
rapidement inactivés par les enzymes locaux et
de ce fait n'entre pas en grande quantité dans la
circulation sanguine.
Les messagers chimiques locaux qui
agissent spécifiquement sur la cellule qui les ont
sécrétés sont dits autocrines.
Il est fréquent qu'un messager et
simultanément des fonctions à la fois paracrines
et autocrine.
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Point important : une cellule nerveuse, une
cellule de glandes endocrines ou une cellule
de tout autre type peuvent sécréter le même
messager chimique. Celui-ci se comportant
alors respectivement en neurotransmetteur, en
hormone ou en agent paracrine ou autocrine.
Par exemple la noradrénaline est sécrétée en
tant que neurotransmetteur dans le cerveau
mais est également sécrétée en tant
qu'hormones par les glandes surrénales
(medullosurrénales).
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Distribution d’une substance
À l'intérieur du corps une substance peut
être retirée du « pool » et mise en réserve
(accumulation de graisse dans les tissus
adipeux par exemple). Inversement elle peut
quitter la réserve pour regagner le « pool ».
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Enfin elle peut être incorporée de façon
réversible dans une autre structure moléculaire,
par exemple les acides gras dans la membrane
cellulaire sous forme de phospholipides.
L'incorporation est réversible : la substance est
libérée quand la structure plus complexe est
dégradée (phosphore et acides gras des
phospholipides, iode de la thyroxine par
exemple).
Il convient de distinguer cette voie de la
mise en réserve : l'incorporation de la
substance dans d'autres molécules produit de
nouvelles molécules ayant des fonctions
spécifiques.
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Diagramme de l’équilibre d’une substance
chimique.
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QUATRE QUESTIONS À SE POSER DEVANT
TOUT REFLEXE HOMÉOSTATIQUE :
1. Quelle est la variable (ex kaliémie,
température corporelle, pression artérielle)
qui reste relativement constante face à
des conditions changeantes ?
2. Où se trouvent les récepteurs qui
détectent les changements d’état de cette
variable ?
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QUATRE QUESTIONS À SE POSER DEVANT
TOUT REFLEXE HOMÉOSTATIQUE :
3. Où se trouve le centre intégrateur auquel
ces récepteurs envoient l’information et à
partie duquel l’information est envoyée
aux effecteurs et quelle est la nature de
ces voies afférente et efférente ?
4. Quels sont les effecteurs et comment
changent-ils leur activité pour maintenir la
variable régulée près du point de réglage
du système ?