IV- La thermorégulation
Etude d’une voie de régulation mixte (nerveuse et hormonale)
Homéothermes et Poïkilothermes.
La température est un élément déterminant de la physiologie:
- imposée par l’environnement
- une variable physiologique (milieu intérieur)
- un déchet métabolique de toutes nos cellules
La régulation de la température corporelle ou thermorégulation
nécessite:
- des capteurs spécifiques, sensibles aux variations de
températures ou thermorécepteurs
- des systèmes d’intégration
- des effecteurs producteurs ou dissipateurs de chaleur
Introduction
ENDOTHERMES ECTOTHERMESHIBERNANT
Températurecentraleindépendantedu milieuambiantPar productionde chaleur interne= HOMEOTHERMES
Températurecentraledépendantedu milieuambiant=POIKILOTHERMES
Variation de la température en fonction de la températureambiante
Répartition de la température chez les endothermes
Noyau thermiqueet
Enveloppe thermique
Variation locale de la température chez les endothermes
Transferts importants entre les organes
La température a des effets sur les processus biologiques:
- effet sur la vitesse de réaction enzymatique
- effet sur la conformation des protéines
Introduction
Notion de Q10
Fonction exponentielle
Q10 = 3
Q10 = 2
10 20 30 40
Vite
sse
de r
éact
ion
Temp. C
(vitesse doublée)
(vitesse triplée)
La température influence la consommation d’O2
Doryphore
-Les écarts de température supportables sont variables suivant les espèces
-Températures létales supérieure et inférieure
-Durée d’exposition
-Age, développement
Paramètres influençant la capacité de supporter desdes écarts de température
Equilibre des échanges pour maintenir une température constante
PRODUCTION OU GAIN DE CHALEUR
PERTES DE CHALEUR
Températurecentrale
THERMOGENESE THERMOLYSE
La température corporelle est le résultat de l’équilibre entre la production et la perte de chaleur
Les pertes
3) Convection (le courant d’air du vent éloigne l’air chaud du corps)
2) Conduction (transfert de chaleur des mains aux haltères)
1) Radiation (transfert de chaleur du soleil au corps)
4) Evaporation (sudation)
-Radiations:Émission de chaleur sous forme de radiations éléctromagnétique (IR moyen)
-Conduction (diffusion par contact physique) et convection (renouvellement de l’air ou de l’eau en contact avec le corps)
-Evaporationle passage de l’état liquide à l’etat gazeux est
consommateur d’énergieRespiration: pertes obligatoires non réguléeSudation: glandes écrines dont l’activité est fonction des besoins de ma thermorégulation (l’eau refroidit la peau) 0 à 3l/h
Pertes de chaleur
La production de chaleur du corps humain
Réactions chimiques :
C6H12O6 + 8 O2 CO2 + 6 H2O + H
Métabolisme• Fonctions vitales
• Activité
Cœur, foie, les muscles squelettiques et le tissu adipeux brun= noyau thermique
Le confort et la contrainte
Zone de
thermorégulation
Zone de confort thermique
Homéothermie NEUTRALITE
CONTRAINTE CHAUDE
CONTRAINTE FROIDE
Dépassement de la thermorégulation Hyperthermie
Dépassement de la thermorégulation Hypothermie
Seuils de sensation d’un réchauffement ou d’un refroidissement cutané en fonction
de la température ambiante
Les capteurs thermorécepteurs
2 types
1- Les thermorécepteurs cutanés
2- Les thermorécepteurs centraux situés dans l’hypothalamus
Les thermorécepteurs cutanés
30°C
43°C
Les mécanismes thermorégulateurs
La thermorégulation a pour fonction de maintenir la température interne constante lorsque la température externe varie dans de larges limites.
Hypothalamus
Hypophyse
Corps calleux
Ny paraventriculaire
Ny Préoptique L
Ny Hypothalamique A
Ny suprachiasmatique
Nerf optique
Chiasma optique
InfundibulumAdénohypophyseNeurohypophyse
Eminence médiane
Corps mamillaire
Ny Hypothalamique VM
NyHypothalamique postérieur
Glande pinéale
NyHypothalamique DM
Adhérence interthalamique
Ny Préoptique M
Ny supraoptique
Ny: noyau, VM: ventro-médian; DM: dorso-latéral; M: médian; L: latéral; A: antérieur
Ny arqué
Hypothalamus et noyaux hypothalamiques
Hypophyse
Hypothalamus, homéostasie et Hypothalamus, homéostasie et comportements motivéscomportements motivés
Les neurones de la zone paraventriculaire (ou périventriculaire) de l’hypothalamus sont les chefs d’orchestre de réponses intégrées de l’organisme.
Ces réponses intégrées présentent 3 composantes:
1- Une réponse humorale: sécrétion d’hormone ou de neurohormones en réponse à une stimulation spécifique qui contrôle l’activité de l’hypophyse
2-Une réponse viscéro-motrice: ajustement de l’activité des 2 système du système nerveux autonome (para et sympathique)
3-Une réponse motrice somatique: les neurones hypothalamiques et surtout ceux de l’hypothalamus latéral déclenchent une réponse somatique motrice adaptée à la situation.
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
Hypothalamus
Peau
Thermorécepteurs périphériques
Thermorécepteurs centraux
(situés plus profond et sensibles à T°C sang)
Influx nerveux afférents
Thermorécepteurs centraux
(situés plus profond dans partie antérieure de l’hypothalamus)
Mécanismes réflexes de thermogenèse ou de thermolyse
Voies nerveuses ou hormonales
Réponses thermorégulatrices
1-Le frisson musculaire
Contractions désynchronisées des MS
Augmente le métabolisme d’un facteur 5
2-Thermogénèse chimique:
Augmentation du métabolisme par réaction au froid
Graisse brune du nourrisson
3-Vasoconstriction adrénergiques cutanée/ vasodilation
localisée/limite les échanges avec le noyau thermique
4- Horripilation adrénergique: chair de poule
Érection des poils pour emprisonner l’air (couche isolante ou tampon)
Adaptations comportementales
1-Vêtements, posture, habitat
2-Activité post-pandriale:
activités métaboliques élevée (stockage et transformations
chiques de aliments
3- Activité musculaire
Envie de bouger
Augmente 20 fois le métabolisme de base
Réactions au froid
Réactions au chaud
La séquences des événements
Mécanismes de thermogenèse
Si la Tempext ou Tempsang
le centre hypothalamique de la thermogenèse est alors activé
Déclenchement de plusieurs mécanismes
pour maintenir ou augmenter Tcentrale du corps
1) Vasoconstriction des vaisseaux sanguins cutanés
Activation des fibres nerveuses du SN Sympathique
Adrénaline et noradrénaline
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)
2) Augmentation de la vitesse du métabolisme (thermogénèse chimique)
Froid
Stimulation des fibres nerveuses sympathiques
Libération de noradrénaline (médullosurrénale)
Vitesse du métabolisme des cellules cibles. Augmentation de l’utilisation de glycogène (consommation d’O2 ).
Chaleur = thermogénèse chimique.
Attention en milieu hypoxique
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
4) Augmentation de la libération de thyroxine Text
Activation hypothalamus
Libération de thyréolibérine (TRH)
Stimulation de la glande thyroïde qui libère plus de thyroxine dans le sang
Activation adénohypophyse qui sécrète de la thyréostimuline (TSH)
Vitesse du métabolisme des cellules cibles et production chaleur.
Hypothalamus
TRH
Thyroïde
Hypophyse
TSH
Thyroxine
inh
ibit
ion
besoins énergétiques froid
stimulation
Régulation de la sécrétion de thyroxine
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)
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 :
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
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
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)
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.
La fièvreFièvre = hyperthermie contrôlée.
Infection dans une région de l’organisme ou autres troubles (cancer, réaction allergique, traumatismes du SNC…).
Libération de substances chimiques pyrogènes (IL1 et IL6)
Action sur l’hypothalamus qui libère des prostaglandines
GB, cellules des tissus lésés, macrophages
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.
La fièvre (suite)
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.
Vasoconstriction
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.
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
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
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
Fonctionnement de la boucle de thermorégulation
1 : centre intégrateur commandant tous les effecteurs (hypothalamus)2 : centre intégrateur commandant une parties des effecteurs (Moelle épinière)
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