Introduction à la physiologie des grandes fonctions et

Introduction à la physiologie des grandes fonctions et exercice physique. S. Roffino
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Sommaire
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I.INTRODUCTION A LA PHYSIOLOGIE DES GRANDES FONCTIONS ................................................. 1
A.ROLES DES GRANDES FONCTIONS PHYSIOLOGIQUES ......................................................................................... 1
B.GRANDES FONCTIONS PHYSIOLOGIQUES ET SITUATION D’EXERCICE PHYSIQUE ................................................ 2
C.SYSTEMES DE COMMUNICATION ET DE REGULATION DES GRANDES FONCTIONS PHYSIOLOGIQUES. ................. 3
1.Organisation générale du système nerveux ................................................................................................ 3
2.Le système endocrinien ............................................................................................................................... 5
3.Spécificité et complémentarité du système nerveux et du système endocrinien (diapo 25) ......................... 8
I. Introduction à la Physiologie des Grandes Fonctions
A. Rôles des grandes fonctions physiologiques
Dans un organisme au repos, les cellules de nos différents tissus et organes travaillent un
minimum pour assurer le fonctionnement de l’organisme. Cette production énergétique minimale
est appelée le métabolisme basal. Pour assurer ce fonctionnement minimum, les cellules doivent
produire de l’énergie sous forme d’ATP. Pour cela, les cellules prélèvent, du milieu dans lequel
elles baignent, les nutriments et l'oxygène nécessaires à leurs différentes activités cellulaires.
D'un autre côté, la cellule rejette les produits de son activité (diapo 2).
L’environnement dans lequel baignent les cellules doit être renouvelé en permanence. En effet,
une pénurie de nutriments ou d'oxygène de même qu’une accumulation de déchets dans le milieu
environnant seraient fatales à la cellule. A l'interface entre le milieu environnant de la cellule (le
milieu interstitiel) et le milieu extérieur, le sang (Diapo 2) assure le renouvellement permanent
de l’environnement de la cellule. C’est grâce aux échanges permanents entre le sang et le milieu
interstitiel que ce dernier est d’une part épuré de ses déchets, et d’autre part approvisionné en
oxygène et nutriments. D'un autre côté, le sang est en relation avec le milieu extérieur ( Diapo 2)
par l'intermédiaire d'organes spécialisés comme les poumons, l'appareil digestif et les reins. Ces
derniers permettent respectivement les échanges gazeux (entrée d'oxygène et sortie de dioxyde de
carbone), l'absorption des nutriments, et l'épuration du plasma et l'élimination des déchets.

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Au repos, ces différents systèmes physiologiques sont donc amenés à travailler ensemble pour le
maintien de l’homéostasie (Diapo 3). Ce maintien de l’homéostasie est rendu possible par le
maintien de paramètres physico-chimiques du sang (paramètres homéostasiques) qu’il est
nécessaire d’ajuster et de réguler en permanence. La régulation nécessite la possibilité de pouvoir
échanger et communiquer entre tissus et organes. Cela est possible grâce à 2 grands systèmes de
communication : le système nerveux et le système endocrinien.
Le premier objectif de ce cours est de comprendre le fonctionnement des systèmes
physiologiques impliqués dans le maintien de l’homéostasie. L’autre objectif du cours sera de
comprendre comment ces grandes fonctions réagissent en réponse à l’exercice physique. En effet,
au cours de l’exercice physique, l’homéostasie va être fortement perturbée et l’organisme va
s’adapter à cette nouvelle situation.
B. Grandes fonctions physiologiques et situation d’exercice physique
Diapo 5.
Au cours de l’exercice, les besoins énergétiques sont accrus par rapport au repos. Le processus de
contraction musculaire nécessite, pour se réaliser, beaucoup d’énergie. Or, les réserves d’ATP
dans les cellules musculaires sont limitées. Elles ne permettent pas de réaliser des efforts de plus
de quelques secondes. Il est donc nécessaire de resynthétiser de l’ATP au cours de l’exercice.
Cela est possible, selon le type d’effort, à partir de nutriments énergétiques (glucides, lipides,
protéines) stockés dans différents tissus de l’organisme. Par ailleurs, la production d’ATP à partir
des nutriments nécessite de l’oxygène. Cela implique que l’organisme doit être capable
d’approvisionner les cellules en O2. Cet apport va d’ailleurs être augmenté par rapport au repos.
Enfin, les cellules musculaires vont produire, par rapport au repos, des déchets plus abondants
qu’il va falloir évacuer du corps (CO2, créatinine….).
Les différents systèmes physiologiques vont donc devoir s’adapter pour répondre à cette
demande accrue d’O2 et de nutriments, et éviter une accumulation de molécules néfastes. Pour
assurer la coordination des adaptations, le système nerveux et le système endocrinien vont aussi
être largement sollicités.

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C. Systèmes de communication et de régulation des grandes fonctions physiologiques.
Le système nerveux et le système endocrinien sont 2 systèmes qui sont impliqués dans la
communication et la régulation des grandes fonctions. Ils participent donc aussi au maintien de
l’homéostasie.
1. Organisation générale du système nerveux
Diapo 8
Les organes qui constituent le système nerveux sont le cerveau, la moelle épinière et les nerfs.
Ces organes sont principalement constitués de tissu nerveux dont le principal type de cellule est
le neurone.
Le neurone
Le neurone est une cellule qui a la propriété non seulement de générer un courant électrique
(influx nerveux) mais également de le propager. Il est constitué d’une partie principale: le corps
cellulaire. De ce corps cellulaire s’étendent 2 types de prolongements :
- les dendrites, prolongements ramifiés
- l’axone, un prolongement au diamètre le plus élevé, non ramifié pouvant être très long.
Le rôle des prolongements (axone et dendrites) est de se connecter à d’autres neurones ou à
d’autres structures (Ex : glande endocrine) afin de transmettre une information.
Le système nerveux est organisé en un Système nerveux central et un système nerveux
périphérique (diapo 9).
Le système nerveux central (diapo 10)
Le système nerveux central est constitué du cerveau et de la moelle épinière. Ces structures ont
pour fonction d’intégrer les informations qui leur parviennent en provenance de la périphérie de
l’organisme et sont ordonnateurs d’informations vers la périphérie.
Le SNC est constitué :
- du tronc cérébral (à la base du cerveau, siège du contrôle de la motricité et des centres
respiratoires et circulatoires)

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- du diencéphale, région centrale du cerveau qui comprend deux structures d’importance cruciale
dans la perception sensorielle et la réaction végétative au stress : le thalamus et l’hypothalamus.
- le télencéphale constitué par les hémisphères cérébraux. Les hémisphères cérébraux sont
l’organe de contrôle des autres régions cérébrales et le siège des activités supérieures (pensée,
cognition…).
Le système nerveux périphérique (diapo 11).
Le système nerveux périphérique est constitué de nerfs. Il existe deux types de nerf : les nerfs
afférents et les nerfs efférents. Les nerfs afférents véhiculent les informations de la périphérie
vers le SNC (voies afférentes). Les nerfs efférents véhiculent des informations du SNC vers la
périphérie (voies efférentes).
Voies efférentes (diapo 12)
Ce système nerveux périphérique comprend 2 types de voies :
- des voies qui contrôlent les muscles squelettiques. Le contrôle nerveux de cette voie est
un contrôle nerveux volontaire.
- des voies qui contrôlent les organes, viscères et glandes. Ces voies forment le système
nerveux autonome ( système nerveux végétatif). Le contrôle nerveux de cette voie est un
contrôle involontaire.
Diapo 13
Le système nerveux végétatif régule les fonctions organiques internes (dont système
cardiovasculaire, système respiratoire, système digestif et fonction rénale) et les adapte aux
besoins du moment. Ces activités échappent au contrôle volontaire (d’où autonome). Cette
régulation est permise par 2 systèmes d’innervation (2 voies efférentes) aux effets en général
antagonistes : le système nerveux « ortho »sympathique et le système nerveux parasympathique.
Par exemple, les décharges des nerfs sympathiques cardiaques entraînent une augmentation de la
fréquence cardiaque alors que l’activation du système parasympathique détermine une réduction
de sa fréquence.

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La Diapo 14 présente l’ensemble des voies sympathiques et parasympathiques qui contrôlent les
différents organes, viscères et glandes dont certains sont impliqués dans les fonctions végétatives
qui assurent l’homéostasie du milieu intérieur.
2. Le système endocrinien
diapo 15
Le système endocrinien est spécialisé dans la synthèse d’hormones. Les hormones sont des
substances chimiques, porteuses d'information (messager chimique) qui sont synthétisées par des
cellules spécialisées. Elles sont déversées dans le sang et transportées par son intermédiaire
jusqu'aux organes cibles où elles exercent des effets spécifiques. L’hormone agit sur une cellule
cible et pas une autre en raison de la présence sur cette cellule cible de récepteurs spécifiques
capables de reconnaître l’hormone.
Au sein de l’organisme, on distingue 3 types de structures capables de sécréter des hormones. Ces
structures composent le système endocrinien. Il s’agit :
- des glandes endocrines
- du complexe hypothalamo-hypophysaire
- de cellules hormonopoïétiques. Il s’agit de pools de cellules sécrétrices d’hormones, localisées
au niveau de certains organes. Par exemple, l’EPO (érythropoïétine) est une hormone sécrétée par
un pool de cellules localisées au niveau des reins.
Il existe différentes glandes endocrines réparties en différents endroits du corps. Parmi ces
glandes endocrines, une est particulièrement impliquée dans les adaptations des grandes fonctions
au cours de l’exercice ; il s’agit de la glande surrénale.
a) Glandes surrénales (diapo 17)
Les glandes surrénales sont des organes situées au dessus des reins. Elles sont composées de deux
parties distinctes:
- une partie centrale: la médulla ou médullosurrénale
- une partie périphérique: le cortex ou corticosurrénale