Thermorégulation PDF

THERMOREGULATION  rappels Il faut distinguer les homéothermes (animaux dont la température centrale est étroitement régulée) des poïkilothermes (animaux dont la température centrale est dépendante de la température externe)  C’est quoi? Thermor...

THERMOREGULATION  rappels Il faut distinguer les homéothermes (animaux dont la température centrale est étroitement régulée) des poïkilothermes (animaux dont la température centrale est dépendante de la température externe)  C’est quoi? Thermorégulation = mécanismes permettant à l’homme de maintenir une température centrale =37 ± 0,5 °C C’est l’homéothermie ou l’homéostasie thermique  Pourquoi? Parce que la T° est un facteur limitant des activités biologiques, surtout les réactions enzymatiques: l’hyperthermie les accélère et l’hypothermie les ralentit Le fonctionnement des cellules est donc altéré quand on s’éloigne de la T centrale de 37 °C  Est-ce qu’il y a des limites? OUI L’homéothermie ne peut être maintenue que dans un intervalle limité de température ambiante, au-delà duquel les possibilités de régulations physiologiques de l’organismes sont dépasseés  Est-ce qu’il y a des limites? L’augmentation de la T° perturbe le fonctionnement du système nerveux et dénature de façon irréversible des protéines Le refroidissement est plus supportable, il est mis à profit dans les opérations de chirurgie cardiaque. Le métabolisme est réduit mais la baisse importante et prolongée entraine la mort Décès si: T° centrale < 30°C ou > 43°C  Les exceptions L'homme parvient à maintenir sa température autour de 37° C mais il existe des fluctuations tout à fait normales. Par exemple, la courbe de température permet de repérer l'ovulation chez la femme. En début de cycle, la température au lever est inférieure à 37° C. Mais juste après l'ovulation et pendant les quinze jours de la fin du cycle, elle est supérieure.  La température du corps varie aussi physiologiquement tout au long de la journée. elle subit des variations nycthémérales de 1 °C du matin au soir; elle est de 36,5 °C le matin et de 37,5 °C le soir  En réalité, il n’y a pas une T° normale unique dans le corps: la T° du Noyau central (les organes internes) est toujours = 37°C L’Ecorce (la peau et les tissus sous cutanés) qui est plus froide (< 2°C) et la température peut varier de beaucoup. C’est un des moyens qu’utilise l’organisme pour réguler sa température.  L’homéothermie L’homéothermie ne s’applique qu’au noyau, c’est-à-dire l’ensemble des organes C’est l’équilibre entre thermogenèse (gains de chaleur) et thermolyse (pertes de chaleur) Elle varie physiologiquement  La chaleur, produite dans le noyau, est transportée à travers l’écorce (revêtement cutané) jusqu’à la peau Les échanges de chaleur avec l’ambiance se font au niveau de la peau Il y a nécessité d’un gradient de température entre le noyau et l’écorce, ainsi qu’entre la peau et l’extérieur  Une T° centrale fixe mais externe variable Le noyau (80% masse corporelle) est à T° fixe L’enveloppe ou écorce est à T° variable ( T° cutanée il y a gain thermique  Convection Ces échanges peuvent être modifiés par: La vasomotricité cutanée La climatisation de nos maisons Le port des vêtements adapté (la surface est couverte) Modification de la vitesse du fluide  Conduction Il y a échange thermique par conduction lorsque 2 milieux de T° différentes sont en contact mais sans qu’il y est déplacement de l’un par rapport à l’autre Les animaux: il y a des échanges entre la surface cutanée et les solides ou les fluides avec lesquels la peau est en contact sans déplacement  Conduction Ex: Support matériel (le sol, le siège…) L’air retenu entre les vêtements et la peau  Conduction Fonction de: La T° des 2 corps La nature du corps en contact avec la peau La surface de contact  Conduction La nature du corps en contact avec la peau: Pour les fluides: les échanges sont moins importants avec l’air qu’avec l’eau c’est pour cela que à T° égales l’eau parait plus fraiche que l’air  Conduction Pour les corps d’origine minéral ( métal, marbre…) les échanges sont plus importants que pour les corps d’origine biologique Ceci explique qu’à T° égales, le marbre parait plus froid que le coton  Conduction Les échanges par conduction sont peu importants dans la vie courante car: Si le matériau est à coefficient d’échange élevé on diminue la surface de contact (contact des pieds avec le sol par ex) Si la surface de contact est importante, on choisit les matériaux à coefficient d’échange faible (vêtements, chaise, lits….)  Evaporation Quand le liquide se transforme en gaz il y a consommation d’énergie thermique 425 J/g d’eau évaporée  Evaporation Lorsque l’eau s’évapore à la surface de la peau ou de la muqueuse pulmonaire (naso- trachéo-bronchique), l’énergie d’évaporation est produite par l’organisme Elle correspond donc toujours à une perte d’énergie thermique, fonction de la masse d’eau évaporée  Evaporation Au niveau cutané, c’est dû à l’eau de la sueur secrétée par les glandes sudoripares, l’homme en a beaucoup ( mais la sueur doit s’évaporer pour qu’il y ait perte de chaleur)  Evaporation Elle est fonction de: La différence des pressions partielles de vapeur d’eau à la surface de la peau et du milieu ambiant La surface cutanée mouillée La vitesse de déplacement de l’air  Evaporation L’évaporation sera donc d’autant plus forte que l’humidité ambiante est plus faible  Echanges thermiques entre le noyau et l’écorce Parmi les 4 formes d’échanges il faut exclure: La radiation (les tissus sont opaques) L’évaporation (milieu aqueux) La conduction est très faible (coefficient d’échange thermique faible pour les tissus vivants)  Il reste la convection assuré par la circulation sanguine Elle est fonction: Du gradient de T° entre le noyau et l’écorce Du débit sanguin De la surface d’échange Il y a aussi la chaleur spécifique volumique du sang= 3,8 KJ/L  Contrôle de la température La température doit rester constante donc un bilan thermique nul WM = En. métabolique (En. chimique – En. mécanique) WR = En. de radiation WC = En. de convection WK = En. de conduction WE = En. D’évaporation  Le Bilan thermique WM ± W R ± WC ± W K - WE = bilan nul La T° centrale TC est en permanence mesurée est comparée à une VALEUR CONSIGNE = « SET POINT » = 37°C = TCS  Si la TC s’éloigne de la TCS La différence de T° = TC – TCS Et il y a mise en jeu de l’un ou l’autre des 2 systèmes régulant la T° système thermogénique ou système thermolytique  Système thermogénique Deux: Diminuer les pertes thermiques Augmenter les gains thermiques  La diminution des pertes est obtenue par vasoconstriction cutanée avec 2 conséquences principales: Diminution du débit sanguin cutané donc des échanges par convection ( la principale voie d’échange entre le noyau et l’écorce) Abaisse la TCu et diminue donc les échanges par R, C, et K entre la peau et l’environnement  L’augmentation des gains thermiques chez l’adulte Par frissons thermiques (10 à 15/s) rythmiques et rapides Accroit le métabolisme  N.B. Au repos, la chaleur est produite par les organes thoraciques et abdominaux (fonctions vitales ininterrompues) Au dessus de la production de base, c’est l’effet de l’augmentation de l’activité des muscles squelettiques qui est prédominant Le changement de l’activité musculaire est donc le principal moyen pour ajuster la production de la chaleur interne au profit de la thermorégulation  Système thermolytique 2 mécanismes: 1er mécanisme vasculaire, augmentation de perte obtenue par vasodilatation cutanée donc augmentation de la convection thermique entre le noyau et l’écorce 2ème mécanisme est sudoral (sécrétion de la sueur), augmenter la sudation pour augmenter l’évaporation à la surface de la peau  N.B. La sécrétion sudorale seule n’est pas thermolytique au contraire elle augmente le métabolisme (transports actifs d’ions) L’évaporation exige un milieu ambiant de faible humidité  Le système régulateur Il est fait de : Thermorécepteurs Centres régulateurs Effecteurs  Les thermorécepteurs Terminaisons nerveuses libres, sensibles au chaud et au froid, ils répondent aux variations rapides de T° par des fréquences de ddp Ils sont soit cutanés superficiels soit internes profonds (viscères ou hypothalamiques)  Les thermorécepteurs cutanés Ce sont des neurones sensitifs dont les terminaisons axonales sont disséminées dans la peau à proximité des capillaires sanguins. Ils détectent des modifications de la température cutanée, en étant particulièrement sensibles aux variations rapides. La plus grande densité de ce type de récepteurs se situe au niveau de la face.  Les thermorécepteurs centraux se situent dans différentes zones profondes de l’organisme : la paroi des organes intra- abdominaux, des gros troncs veineux, la moelle épinière et dans l’aire pré optique au niveau de l’hypothalamus antérieur. Ils se distinguent des récepteurs cutanés par le fait que leur activité et leur thermosensibilité sont modulables par l’activité d’autres neurones.  Il existe 2 types thermorecepteurs cutanés: Sensibles au chaud: maximum d’activité à 43°C, inactifs à 30°C Sensibles au froid: actifs à 30°C inactifs à 40°C  Centres régulateurs Hypothalamus -Sensible au chaud (vasodilatation et sudation) et au froid (vasoconstriction et frisson) -Joue le rôle de thermostat (fixe la T° consigne) -Reçoit les informations sur la T° dans les différentes régions du corps - Corrige tout écart entre la T° cutanée et la T° consigne en contrôlant l’activité des systèmes neuronaux et endocrines de la thermogenèse et de la thermolyse - il est sensible à un changement de 0,01°C IL existe deux centres hypothalamiques Un centre activant la thermogenèse et Un centre activant la thermolyse  Effecteurs Vaisseaux sanguins Glandes sudoripares Réserves énergétiques (glycogène,lipides) Tissu adipeux brun Commande de la contraction musculaire Les systèmes neuronaux effecteurs La commande vasomotrice est assurée essentiellement par le système nerveux orthosympathique adrénergique (vasoconstriction) ou cholinergique (vasodilatation)  La sécrétion des glandes sudoripares est déclenchée par des fibres cholinergiques La graisse brune est activée par des fibres adrénérgiques (thermogenèse sans frisson)  La commande des frissons se fait par des voies motrices extrapyramidales puis par des neurones moteurs somatiques (périphériques) Les reflexes régulateurs  Contrôle hormonal -Médullo-surrénale (libération d’adrénaline) → vasoconstriction → glycolyse et glycogénolyse → lipolyse -Axe hypothalamohypophysaire → CRF (ACTH, Gluco-corticoides) → TRF (TSH, T3 et T4) → GRH (GH) -Thyroide (= centre de régulation de métabolisme de base) Sécrétion de T3 et T4 (suite à la thyréolibérine TRH et la thyréostimiline TSH)  Thermorégulation comportementale Pour ne pas dépasser les possibilités du système thermorégulateur (ce qui conduirait à des situations d’hyperthermie ou d’hypothermie) Ou alors pour échapper à l’inconfort engendré par le frisson ou la sudation, les animaux et l’homme ont recours à d’autres moyens volontaires dits de thermorégulation comportementale  Récapitulation (mécanismes de thermogenèse) Si la T° externe ou la T° du sang ↘ ↓ Centre hypothalamique de la thermogenèse est activé ↓ Déclenchement de plusieurs mécanismes pour maintenir ou augmenter la T° centrale ① Vasoconstriction des vaisseaux sanguins cutanés Fibres nerveuses du S.N. sympathique stimulés ↓ Muscles lisses des artérioles de la peau stimulés ↓ Vasoconstriction ↓ Le sang reste dans les régions profondes ↓ Diminution de la perte de chaleur (l’hypoderme est un isolant) N.B. Risque de gelure (nécrose) si c’est prolongé car les cellules sont privées d’O2 et de nutriments ②augmentation de la vitesse du métabolisme Froid ↓ Fibres nerveuses du S.N. sympathique stimulés ↓ Libération de NA ↓ ↗de la vitesse du métabolisme ↓ ↗l’utilisation du glycogène avec consommation d’O2  ③Frisson thermique Si les mécanismes précédents sont insuffisants ↓ Système extrapyramidal (SN central)stimulé ↓ Contraction involontaire des muscles squelettiques = frissons ↓ ↗de l’énergie thermique = ↗ T centrale (Pas de travail, tout est converti en chaleur) Le système moteur extrapyramidal désigne les circuits nerveux responsables de la motricité involontaire, notamment réflexe, et du contrôle de la posture. il ne s'agit pas d'une entité anatomique unitaire mais plutôt un ensemble fonctionnel de voies de transmission relativement lentes car l'information qui circule depuis le cerveau jusqu'à la moelle épinière passe par différents relais qui permettent une multitude de rétrocontrôles sur la commande motrice. ④augmentation de la libération de thyroxine T4 T° externe ↘ ↓ Hypothalamus (TRH) ↓ Adénohypophyse (TSH) ↓ Thyroïde (T4) ↓ ↗vitesse du métabolisme ↓ ↗production de chaleur Réponses au froid D’autres mécanismes comportementaux (volontaires): -porter des vêtements chauds -boire des liquides chauds -augmenter la T° externe -augmenter l’activité physique -changer de posture ( croiser les bras, s’exposer au soleil)  Récapitulation (mécanismes de thermolyse) Si la T° externe ou la T° du sang ↗ ↓ Centre hypothalamique de la thermogenèse est inhibé et le centre de thermolyse est stimulé ↓ Déclenchement des mécanismes pour maintenir ou diminuer la T° centrale  ① Vasodilatation des vaisseaux sanguins cutanés Fibres nerveuses du S.N. sympathique stimulé ↓ Diminution de la stimulation des muscles lisses des artérioles de la peau ↓ Vasodilatation ↓ Le sang chaud est exposé ↓ La chaleur se dissipe par R, C et K  ②Augmentation de la sudation Elle dépend du nombre des glandes sudoripares stimulé: Au niveau du tronc: 50% Au niveau des membres: 25% Le reste: 25% Il faut un certain temps de latence pour la stimulation  Augmentation importante de la t° externe ↓ Fibres nerveuses du S.N. sympathique stimulées ↓ Stimulation des glandes sudoripares (Ach) ↓ Sécrétion de sueur ↓ Evaporation de la sueur ↓ perte de chaleur N.B. Si l’humidité est > 60% , l’évaporation est difficile et la perte de chaleur est difficile Réponses au chaud D’autres mécanismes comportementaux (volontaires): -vêtements -environnement frais -augmenter la convection -diminuer la T° externe -se mettre à l’ombre  La fièvre Réaction délibérée du corps C’est une hyperthermie contrôlée C’est une perturbation du système régulateur, elle est liée à une augmentation de la valeur consigne du régulateur thermique (l’hypothalamus) Elle est liée à l’infection ou l’inflammation  Infection ou inflammation Macrophages Substances pyrogènes endogènes (cytokines: Il 1/6, interférons, TNF) Prostaglandines Consigne hypothalamique augmentée Déclenchement de la réponse au froid Processus de thermogenèse enclenchés Montée de la T°corps jusqu’à la nouvelle consigne C’est le plateau (fièvre) N.B. La fièvre est dangereuse si la valeur du thermostat est réglée très haut (dénaturation des protéines)  A l’arrêt de la fièvre ↘des substances pyrogènes → ↘ valeur consigne (spontanément ou avec des antipyrétiques) -Déclenchement des mécanismes de thermolyse -Vasodilatation et sudation (sensation de chaleur) L’individu a très chaud et se découvre ( La T°corps diminue jusqu’à la valeur normale=37°C)  Fièvre (conclusion) Lors d’une réaction fébrile il y a 3 phases: 1- une montée thermique (froid, frisson, pâleur) 2- plateau thermique (équilibre avec la nouvelle consigne) 3-défervescence thermique (chaleur, sueur, rougeur)  Rôle de la fièvre Bloque la prolifération des agents pathogènes Si la T° > 41°C elle est dangereuse (perte de connaissance, hallucinations, convulsions)  Hyperthermie Par dépassement du système régulateur Soit un excès de thermogenèse (exercice musculaire intense et prolongé) Soit une réduction de la thermolyse (bain en eau chaude)  hypothermie Soit un défaut de thermogenèse (insuffisance thyroïdienne) Sujet âgé Anesthésie Ou un excès de thermolyse (bain en eau froide)