IV- La thermorégulation Etude dune voie de régulation mixte (nerveuse et hormonale)

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)