Thermorégulation - Université des Antilles et de la Guyane

Thermorégulation
Philippe CONNES (MCU)
Université des Antilles et de la Guyane
Plan :
1. Introduction
2. Température centrale et température de surface
3. Peau : structure et fonction
4. Mécanismes d’échange de chaleur
5. Rôle de l’hypothalamus et système nerveux autonome
6. Mécanisme de thermogenèse
7. Mécanisme de thermolyse (dissipation de la chaleur)
8. Le coup de chaleur
9. La fièvre
10.Hypothermie
11. Hyperthermie
12. Synthèse
1. Introduction :
ENDOTHERMES
Température
centrale
indépendante
du milieu
ambiant
Par production
de chaleur interne
= HOMEOTHERMES
H
I
B
E
R
N
A
N
T
ECTOTHERMES
Température
centrale
dépendante
du milieu
ambiant
=POIKILOTHERMES
1. Introduction :
La température corporelle est le résultat de l’équilibre
entre la production et la perte de chaleur
Température
centrale
PRODUCTION OU
GAIN DE CHALEUR
THERMOGENESE
PERTES DE
CHALEUR
THERMOLYSE
1. Introduction :
Tous les tissus produisent de la chaleur
Au repos : surtout foie, cœur, cerveau, muscles
squelettiques inactifs (20-30%)
EXERCICE : chaleur produite par muscles squelettiques
= 30-40 fois chaleur produite par le reste de l’organisme.
1. Introduction :
Température corporelle (Tcorp) comprise entre 36,1 et 37,8°C
indépendamment de la température externe ou de la quantité
de chaleur produite par l’organisme.
Tcorp : minimum = matin (07h00-09h00) ; maximum = soir
(17h00-19h00).
• Si Tcorp , vitesse des réactions chimiques 
• Si Tcorp   , dénaturation des protéines enzymatiques
et structurales + activité des neurones du SN  
1. Introduction :
Si Tcorp > 41°C, risque de convulsions
Si Tcorp = 43°C, limite absolue pour la survie
On supporte mieux les baisses de Tcorp.
• Si Tcorp , métabolisme 
• Hypothermie utilisée en chirurgie (éviter la lésion des
tissus)
2. Température centrale et température de surface
Régions du corps : températures 
Température centrale (Tcent) = température des organes situés
à l’intérieur des cavités crânienne, thoracique et abdominale
Température de la surface du corps centrale (cutanée, Tcut) =
plus basse.
2. Température centrale et température de surface
• TEMPERATURE CENTRALE
– Buccale
– Rectale
– Oesophagienne
– Tympanique
• TEMPERATURE PERIPHERIQUE
– Cutanée moyenne
– différence périphérie/centrale = reflet
de l'enveloppe
2. Température centrale et température de surface
Rôle du sang et de la circulation sanguine
Sang = agent de transfert ou d’échange de chaleur entre l’intérieur du
corps et sa surface.
1) Si surface plus chaude que extérieur
Déperdition de chaleur
Du sang chaud coule dans les
capillaires de la peau (vasodilatation)
2. Température centrale et température de surface
2) Si surface moins chaude que extérieur
La chaleur doit être conservée
Le sang évite en grande partie le
réseau capillaire sous –cutanée
(vasoconstriction)
Limitation des pertes de chaleur
La Tcent est relativement stable alors que la Tcut peut
fluctuer de manière très importante (entre 20 et 40°C)
2. Température centrale et température de surface
• CIRCULATION CUTANEE = échangeur thermique
• TISSU SOUS-CUTANE = isolant thermique
D'après Aschoff et Wever (Dtsch Med Woxhenscher, 84, 1509, 1959 et Université Liège
http://www.ulg.ac.be/physioan/chapitre/index.htm
3. La peau : structure et fonction
• Epiderme : plusieurs couches
de cellules. certaines ont de la
kératine (imperméabilisant) et
d’autres ont de la mélatonine
(colorent la peau). La couche
profonde = couche germinative
qui se renouvelle tous les 15
jours.
• Derme : contient des fibres élastiques et de collagènes. Il y a des capteurs (pressions
et température). On y trouve les poils et les muscles horripilateurs, ainsi que les glandes
sudoripares dont le canal excréteur s’ouvre sur la peau (pore) et produisent la sueur
(eau, sels minéraux, acide urique, sucre, NaCl, vitamine C…)
• Hypoderme : cellules adipeuses (adipocytes). En relation avec le tissu conjonctif sous
cutanée qui entoure les muscles.
3. La peau : structure et fonction
• Maintien de la T°C centrale
• protection abrasive (chaleur, brûlure…)
• perception des stimulis
• fonction d’excrétion (sueur)
• synthèse de vitamine D (anti-rachitique,…)
• immunité (reconnaissance des cellules étrangères)
4. Mécanismes d’échange de chaleur
Les mécanismes physiques qui gouvernent l’échange de chaleur entre notre
peau et l’environnement externe sont identiques à ceux qui règlent le
transfert de chaleur entre les objets inanimés.
La chaleur se déplace suivant son gradient de concentration
(des régions les plus chaudes vers les régions les plus froides).
4 mécanismes de transfert de chaleur :
• rayonnement
• conduction
• convection
• évaporation
4. Mécanismes d’échange de chaleur
3) Convection (le courant d’air du
vent éloigne l’air chaud du corps)
1) Rayonnement (transfert
chaleur du soleil au corps)
de
2) Conduction (transfert de
chaleur des mains aux haltères)
4) Evaporation (de la sueur)
4. Mécanismes d’échange de chaleur
1) Rayonnement
C’est la perte (ou le gain) de chaleur sous forme d’ondes
infrarouges (énergie thermique)
En condition normale, 50% de la déperdition de chaleur =
rayonnement
Le flux de l’énergie radiante va du plus chaud vers le plus froid
4. Mécanismes d’échange de chaleur
2) Conduction
Transfert de chaleur entre deux objets qui sont en contact direct
l’un avec l’autre. IL FAUT DONC UN CONTACT.
L’énergie thermique se déplace dans un milieu matériel
Dans un bain chaud, une partie de la chaleur de l’eau est
transférée par conduction à notre peau
Sur une chaise, une partie de la chaleur de nos fesses est
transférée au siège
4. Mécanismes d’échange de chaleur
3) Convection
Refroidissement de la peau… par le vent (ventilateur) ou par
l’eau.
Comme l’air chaud à tendance à s’élever, l’air réchauffé qui
entoure le corps est continuellement remplacé par des
molécules d’air plus froid.
4. Mécanismes d’échange de chaleur
4) Evaporation
L’eau s’évapore car ses molécules absorbent d la chaleur de
l’environnement et possèdent assez d’énergie pour s’échapper sous
forme de gaz (vapeur d’eau) aux endroits où la peau est en contact
avec l’air.
La chaleur absorbée par l’eau au cours de l’évaporation =
chaleur de vaporisation
L’évaporation de l’eau des surfaces du corps retire une quantité
importante de chaleur corporelle, car elle absorbe beaucoup de
chaleur avant de se vaporiser
4. Mécanismes d’échange de chaleur
4) Evaporation
Basal : évaporation d’eau par les poumons, la muqueuse de la
bouche et la peau. Très faible (= perte insensible d’eau / de chaleur)
Exercice / fièvre : la transpiration apporte des quantités d’eau
supplémentaires à évaporer.
A l’exercice, on peut produire 1 à 2l/h de sueur qui seront évaporer
pour éliminer la chaleur.
Attention : si transpiration abondante, perte d’eau et de NaCl qui
peuvent causer des spasmes douloureux (crampes de chaleur). Ne
pas oublier de boire.
5. Rôle de l’hypothalamus
Hémisphère cérébral
Mésencéphale
(cerveau moyen)
Corps calleux
Septum pellucidum
Thalamus
Noyau rouge
Hypothalamus
Hypophyse (glande pituitaire)
Cervelet
Protubérance
Bulbe rachidien
Coupe longitudinale de l’encéphale selon la ligne moyenne antre les
hémisphères cérébraux
5. Rôle de l’hypothalamus
Hypothalamus = principal centre d’intégration de la
thermorégulation : rôle de « thermostat »
• Centre de la thermolyse : partie
antérieure, dans l’aire pré-optique
• Centre de la thermogenèse : partie
postérieure de l’hypothalamus
Centres
thermorégulateurs
5. Rôle de l’hypothalamus
Thermorécepteurs centraux
(situés plus profond dans partie
antérieure de l’hypothalamus)
Hypothalamus
Influx
afférents
Mécanismes réflexes de
thermogenèse ou de thermolyse
Voies nerveuses
ou hormonales
Peau
Thermorécepteurs périphériques
Thermorécepteurs centraux
(situés plus profond et sensibles à T°C sang)
5. Système nerveux autonome (sympathique et parasympathique)
+ Vaisseaux sanguins
6. Mécanismes de thermogenèse
Si Text ou Tsang  : centre hypothalamique de la
thermogenèse est activé.
Thermogenèse = production de chaleur.
Déclenchement de plusieurs mécanismes pour maintenir
ou augmenter Tcent du corps.
6. Mécanismes de thermogenèse
1) Vasoconstriction des vaisseaux sanguins cutanés
Activation des fibres nerveuses du SN Sympathique
Stimulation des muscles lisses des artérioles de la peau
Vasoconstriction
Sang restreint aux régions profondes et détourné des
réseaux capillaires sous cutanés
Déperdition de chaleur limitée (hypoderme = isolant).
Attention si prolongée : risque de gelure (nécrose) car cellules privées d’O2 et
de nutriments)
6. Mécanismes de thermogenèse
2) Augmentation de la vitesse du métabolisme
Froid
Stimulation des fibres nerveuses sympathiques
Libération de noradrénaline
 Vitesse du métabolisme des cellules cibles. Augmentation de
l’utilisation de glycogène (consommation d’O2 ).
 Chaleur = thermogénèse chimique.
Attention en milieu hypoxique
6. Mécanismes de thermogenèse
3) Frisson thermique (TREMOR)
L’incapacité des situations décrites avant de maîtriser la situation
déclenche le frisson
Activation des centres de l’encéphale régulateurs du tonus musculaire
Contraction involontaire des muscles squelettiques = frisson
 Chaleur =  Tcorp car l’activité musculaire engendre une
production de chaleur
6. Mécanismes de thermogenèse
4) Augmentation de la libération de thyroxine
 Text
Activation hypothalamus
Libération de thyréolibérine (TRH)
Activation adénohypophyse qui sécrète de la thyréostimuline (TSH)
Stimulation de la glande thyroïde qui libère plus de thyroxine dans le sang
 Vitesse du métabolisme des cellules cibles et  production chaleur.
6. Mécanismes de thermogenèse
En plus :
• porter des vêtements chauds pour éviter déperdition de
chaleur
• boire des liquides chauds
• augmenter activité musculaire
• changer de posture pour réduire la surface corporelle
exposée (croiser les bras)
7. Mécanismes de thermolyse = dissipation de chaleur
Différents mécanismes pour la déperdition de chaleur :
• rayonnement
• conduction
• convection
• évaporation
Chaque fois que Tcent > normale :
Centre hypothalamique de thermogenèse = inhibé
Centre hypothalamique de thermolyse = activé.
Ce qui peut engendrer plusieurs réactions :
7. Mécanismes de thermolyse
1) Vasodilatation des artérioles cutanées
(+ rôle de fréquence
cardiaque qui )
Modulation des fibres nerveuses du SN Sympathique
Stimulation des muscles lisses des artérioles de la peau 
Vasodilatation
Sang chaud envahit les vaisseaux de la peau
La chaleur se dissipe à la surface de la peau par
rayonnement, conduction et convection
7. Mécanismes de thermolyse
2) Augmentation de la transpiration
  Text
Stimulation des fibres nerveuses du SN sympathique
Stimulation des glandes sudoripares : sueur 
Evaporation de la sueur : déperdition de chaleur
Si taux d’humidité > 60% : problème pour transpirer.
Déperdition de chaleur difficile
7. Mécanismes de thermolyse
En plus :
• porter des vêtements amples, de couleurs claires, qui réfléchissent
l’énergie radiante et réduisent le gain de chaleur. On a moins chaud
habillé que nu car la peau nue absorbe l’énergie radiante du soleil.
• Rechercher un environnement frais
• Augmenter la convection (ventilateur)
• Diminuer la Text (climatiseur)
8. Le coup de chaleur
Si Text  
Hyperthermie
Tcent  
Inhibition de l’hypothalamus
Mécanismes de régulation
de chaleur = stoppés
Vitesse du métabolisme 
Coup de chaleur
Lésions cérébrales et possibilités d’issue fatale. Immersion dans l’eau fraîche
et prise de liquides et d’électrolytes. L’insolation peut être le point de départ.
9. La fièvre
Fièvre = hyperthermie contrôlée.
Infection dans une région de l’organisme ou autres troubles (cancer,
réaction allergique, traumatismes du SNC…).
GB, cellules des tissus lésés, macrophages
Libération de substances chimiques pyrogènes
Action sur l’hypothalamus qui libère des prostaglandines
Les prostaglandines ajustent la valeur de référence du thermostat
hypothalamique à une température > amenant ainsi l’organisme à mettre en
marche des mécanismes de thermogenèse.
9. La fièvre (suite)
Vasoconstriction
Déperdition de chaleur à la surface corporelle , la peau devient froide et les
frissons commencent à générer de la chaleur
Augmentation de chaleur jusqu’à nouvelle valeur de référence.
La nouvelle Tcent est maintenue jusqu’à ce que le processus se renversent ou
que les antibiotiques fassent effet.
Le thermostat est alors réglé plus bas et les mécanismes de thermolyse se mettent en
route : transpiration et peau rougit. Cela indique que la température descend.
9. La fièvre (suite)
La fièvre est dangereuse si la valeur du thermostat est réglée
trop haut.
Risque de dénaturation des protéines.
La fièvre en augmentant la vitesse du métabolisme, accélère
la cicatrisation et semble inhiber la croissance bactérienne
10. HYPOTHERMIE
• Tcent < 35°C
– diminution de la force musculaire
– frisson +++
– diminution du métabolisme des agents
pharmacologiques
• Tcent < 34°C
– confusion mentale
– perte de connaissance
• Tcent < 28°C
– Bradycardie
– arythmie
– fibrillation ventriculaire
• ETIOLOGIES :
– conditions extrêmes, anesthésie, sujet âgé,
hypothyroïdie
• TRAITEMENT
– Réchauffement progressif : perfusion
– utilisation clinique : CEC
11. HYPERTHERMIE
• Tcent > 38°C maxi 43°C
• Coup de chaleur = perte de thermorégulation
– réduction de la sudation
– augmentation de Tcent
– hypotension artérielle
– abolition/diminution des réflexes
– convulsions et mort cérébrale (Tcent >42°)
• ETIOLOGIE
– Pathologie héréditaire
– déshydratation
– hyperthyroidie, infection,...
• TRAITEMENT
– refroidissement progressif
– réhydratation
12. Synthèse