La thermorégulation du corps humain

Thèmes abordés

biologie moléculaire, corps humain, organisme, thermorégulation, métabolisme, mécanisme de thermogenèse, fièvre, thermolyse

Résumé du document

L'environnement est habituellement plus froid que le corps humain. L'organisme doit produire de la chaleur en permanence pour maintenir sa température (température corporelle ? 37°C en moyenne chez l'Homme)
La température du corps (T° corps) est le résultat de la production de la chaleur par notre métabolisme cellulaire : même au repos, nous brûlons des sucres et de la graisse pour maintenir la T° corps constante afin d'assurer les fonctions vitales de l'organisme (notamment celles du cerveau).

Extraits

[...] Refroidissement de la peau par le vent (ventilateur) 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 existant dans l'environnement (vent) Courants de convection : de la T°corp Le rôle des vêtements est justement de retenir l'air chaud au contact du corps et d'empêcher les courants de convection et donc de maintenir la T°corp constante III- PERTES DE LA CHALEUR III- Evaporation : Passage progressif de l'état liquide (Ex. [...]

[...] Biologie : Thermorégulation PLAN I - Introduction II - Apports de la chaleur III - Pertes de la chaleur IV - Rôle de l'hypothalamus V - Mécanismes de thermogenèse VI - Mécanismes de thermolyse VII - La fièvre VIII - Conclusion I-INTRODUCTION L'environnement est habituellement plus froid que le corps humain L'organisme doit produire de la chaleur en permanence pour maintenir sa température (température corporelle ≈ 37°C en moyenne chez l'Homme ) La température du corps (T°corp) est le résultat de la production de la chaleur par notre métabolisme cellulaire: Même au repos, nous brûlons des sucres et de la graisse pour maintenir la T°corp constante afin d'assurer les fonctions vitales de l'organisme (notamment celles du cerveau) I-INTRODUCTION Cette production de chaleur dépend de l'oxydation des nutriments d'origine alimentaire L'organisme peut être représenté donc comme un noyau central producteur de chaleur • Tous les tissus produisent de la chaleur I-INTRODUCTION La Tcorp est comprise entre 36,1 et 37,8°C indépendamment de la température externe ou de la quantité de chaleur produite par l'organisme Le fonctionnement des cellules est altéré par les changements de T°corp dans les deux directions: • L'augmentation de la T°corp accélère les réactions chimiques • La baisse de la T°corp ralentit les réactions chimiques L'augmentation de la Tcorp est plus dangereuse que le refroidissement I-INTRODUCTION L'augmentation de la Tcorp (hyperthermie) perturbe le fonctionnement du système nerveux et dénature de façon irréversible les protéines • Si Tcorp > 41°C, risque de convulsions • Si Tcorp = 43°C, limite absolue pour la survie I-INTRODUCTION à l'opposé, la plupart des tissus de l'organisme peuvent supporter transitoirement un refroidissement important (hypothermie) Cette propriété est mise à profit par l'abaissement contrôlé de température au cours de la chirurgie cardiaque à cœur arrêté  Les tissus refroidis présentent une diminution de métabolisme et donc une diminution des besoins en O2 et nutriments (production de la chaleur corporelle est faible) • Hypothermie utilisée en chirurgie afin d'éviter la lésion des tissus I-INTRODUCTION Chez l'Homme, l'hypothermie est dite :  Modérée : 32°C et 35°C  Importante : 28°C et 32°C  Sévère : En dessous de 28°C  Remarque : Toutefois, la baisse importante et prolongée de la Tcorp est mortelle (si la T° est en dessous de 20°C, la survie est rare) I-INTRODUCTION La Tcorp est le résultat de l'équilibre entre la thermogenèse et la thermolyse - L'hypothalamus est le centre régulateur de la Tcorp (le thermostat) - Il faut différencier entre la température centrale qui est constante et la température de surface (de la peau) qui est fluctuante I-INTRODUCTION Plusieurs facteurs affectent la Tcorp :  Elle augmente avec l'exercice physique ou après un repas  Chez les femmes, elle est d'environ ½ degré plus élevé dans la seconde moitié du cycle menstruel après l'ovulation PLAN I - Introduction II - Apports de la chaleur III - Pertes de la chaleur IV - Rôle de l'hypothalamus V - Mécanismes de thermogenèse VI - Mécanismes de thermolyse VII - La fièvre VIII - Conclusion La peau de notre corps échange de la chaleur avec le milieu ambiant Le sens, l'intensité de ces échanges thermiques dépendent de la T° ambiante (T° environnante) et du pouvoir d'isolation thermique de la peau Il existe quatre modalités d'échange de chaleur entre la peau et le milieu ambiant : la radiation (le rayonnement), la convection, la conduction, et l'évaporation II- APPORTS DE LA CHALEUR Deux voies : La production interne de chaleur : La chaleur du métabolisme cellulaire Chaleur libérée lors de la contraction musculaire II- L'apport externe de chaleur : Le rayonnement : énergie que vous absorbez chaque fois que vous êtes au soleil ou devant un feu Conduction : transfert de chaleur entre des objets qui sont en contact direct. [...]

[...] l'eau) à l'état gazeux (vapeur) sous l'action d'une source de chaleur ou d'un corps qui provoque sa vaporisation L'évaporation retire une quantité importante de chaleur corporelle, car l'eau absorbe beaucoup de chaleur avant de se vaporiser La chaleur absorbée par l'eau au cours de l'évaporation = chaleur de vaporisation Elle peut être cutanée ou respiratoire (au niveau des muqueuses): L'évaporation pulmonaire  Perte insensible d'eau et donc de la chaleur (200 kcal/j) L'évaporation cutanée = Transpiration  Perte sensible d'eau, Mise en jeu lorsque la température corporelle augmente (au cours des états émotionnels)  S'effectue par les glandes sudoripares,  A lieu surtout au niveau du revêtement cutané III- PERTES DE LA CHALEUR Chaque jour, un demi-litre d'eau corporelle s'évapore au niveau des poumons et de la peau, ce qui représente une perte de chaleur importante Cette perte est moins importante si l'humidité ambiante est élevée Les pertes de chaleur par conduction, convection et évaporation sont augmentées en cas de courant d'air au contact de la peau (vent, ventilateur) Apports de chaleur = Apport extérieur de chaleur + production interne de chaleur Pertes de chaleur = Conduction + Convection + évaporation PLAN I - Introduction II - Apports de la chaleur III - Pertes de la chaleur IV - Rôle de l'hypothalamus V - Mécanismes de thermogenèse VI - Mécanismes de thermolyse VII - La fièvre VIII - Conclusion IV- ROLE DE L'HYPOTHALAMUS Le corps humain est généralement plus chaud que son environnement et perd donc de la chaleur L'Homme est homéotherme, il dispose d'une thermorégulation efficace permettant un contrôle de sa T° corporelle Un homme sans vêtement peut assurer sa thermorégulation à des températures environnantes comprises entre 10 °C et 55 °C IV- ROLE DE L'HYPOTHALAMUS L'Homme est décrit par les physiologistes comme un animal tropical, puisque il est génétiquement adapté à des climats chauds mais capable de s'adapter à des conditions changeantes La T°corp est sous le contrôle d'un centre thermorégulateur situé au niveau de l'Hypothalamus qui joue le rôle de thermostat IV- ROLE DE L'HYPOTHALAMUS Les centres thermorégulateurs sont :  Centre de thermolyse (perte de chaleur):  Situé dans la partie antérieure de l'hypothalamus (dans l'air préoptique)  Activé par l'augmentation de la T° environnante  Centre de thermogenèse (production de chaleur):  Situé dans la partie postérieure de l'hypothalamus  Activé par la baisse de la T°environnante IV- ROLE DE L'HYPOTHALAMUS L'hypothalamus reçoit en permanence les influx nerveux afférents provenant des thermorécepteurs périphériques (situés au niveau peau) et centraux (situés plus profonds dans la partie antérieure de l'hypothalamus lui-même et qui sont sensibles à la T° du sang) Tout comme thermostat, l'hypothalamus réagit à ces influx nerveux sensitifs par des mécanismes réflexes de thermogenèse ou thermolyse qui font intervenir les voies nerveuses et hormonales, qui agissent sur des effecteurs périphériques autonomes tels que, les vaisseaux sanguins et le muscle squelettique Thermorécepteurs centraux IV- ROLE DE L'HYPOTHALAMUS (situés plus profond dans partie antérieure de l'hypothalamus et sensibles à T° du sang) Influx afférents Hypothalamus Mécanismes réflexes de thermogenèse ou de thermolyse Voies nerveuses ou hormonales Peau Thermorécepteurs périphériques Thermorécepteurs centraux Effecteurs autonomes : -Vaisseaux sanguins -Muscle squelettique IV- ROLE DE L'HYPOTHALAMUS Régulation de la température corporelle par l'hypothalamus Stimulus de départ: dans l'environnement (T° ambiante) 26 IV- ROLE DE L'HYPOTHALAMUS L'hypothalamus est beaucoup plus sensible qu'un thermostat domestique Il peut répondre à un changement de T° aussi faible que 0,01°C PLAN I - Introduction II - Apports de la chaleur III - Pertes de la chaleur IV - Rôle de l'hypothalamus V - Mécanismes de thermogenèse VI - Mécanismes de thermolyse VII - La fièvre VIII - Conclusion MECANISMES DE THERMOGENESE Si Tenv ou Tsang diminue : Centre hypothalamique de la thermogenèse est activé Déclenchement de plusieurs mécanismes pour maintenir ou augmenter Tcentrale du corps Constriction des vaisseaux sanguins cutanés (Vasoconstriction): La plupart des artérioles sont sous le contrôle du tonus sympathique Activation des fibres nerveuses du SN Sympathique Stimulation des muscles lisses des artérioles de la peau Vasoconstriction Sang détourné des capillaires sous cutanés et restreint aux régions profondes Déperdition de chaleur II-Augmentation de la vitesse du métabolisme cellulaire: Diminution de la T° environnante (froid) Stimulation des fibres nerveuses sympathiques Libération de noradrénaline Vitesse du métabolisme des cellules cibles (consommation d'O2)  de l'utilisation de glycogène  Production de chaleur = thermogénèse chimique III-Frissonnement Froid Activation des centres de l'encéphale régulateurs du tonus musculaire -Contractions involontaires des muscles squelettiques = frissons - Contractions rythmiques rapides (10 à 20 par seconde) qui n'engendrent pas de mouvement  Production de chaleur =  Tcorp IV- Libération de thyroxine T4 Transit d'une saison chaude à une saison froide L'hypothalamus → thyrotropin-releasing hormone (TRH) qui va agir sur l'antéhypophyse (hypophyse antérieur) → sécrétion de Thyréostimuline ou thyroid-stimuling hormone (TSH) → thyroïde → T4 La thyroxine T4 va entraîner : • Augmentation de la vitesse du métabolisme cellulaire • Augmentation de la production de la chaleur  Tcorp Modifications comportementales : Porter des vêtements chauds pour éviter la déperdition de chaleur Boire des liquides chauds Changer de posture pour réduire la surface corporelle exposée Augmenter l'activité musculaire volontaire VI- LES MECANISMES DE THERMOLYSE Quand la T° corporelle augmente (T° centrale), il se produit simultanément : inhibition du centre de thermogenèse et activation du centre de thermolyse qui déclenche les réactions suivantes : Vasodilatation des artérioles cutanées : Si la T° centrale augmente, l'hypothalamus inhibe l'activation des fibres sympathiques ce qui entraine la dilatation des artérioles cutanées qui sont gorgés de sang chaud :  pertes de chaleur à la surface de la peau par rayonnement, conduction, convection Tcorp Les variations du débit sanguin cutané sont importantes : 400 à 2500 ml/min II- Augmentation de la transpiration : si nécessaire Les glandes sudoripares sont stimulées par la noradrénaline libérée après activation des fibres nerveuses sympathiques Elles excrètent la sueur en grandes quantités, débarrassant ainsi le corps de son excès de chaleur, pourvu que l'air soit sec Si l'air est très humide, l'évaporation se ralentit et s'arrête pour un taux d'humidité de 60% : Mécanisme de thermolyse devient inefficace III- Modifications comportementales : Utiliser le ventilateur Se mouiller la peau Boire du liquide froid Rechercher un endroit frais Porter de vêtements larges et claires qui réfléchissent l'énergie radiante . [...]

[...] • Apport de chaleur à partir d'un objet plus chaud, comme la peau dans l'eau chaude III- PERTES DE LA CHALEUR Trois voies Conduction : Perte de chaleur corporelle vers un objet plus froid, comme la peau dans l'eau froide Il faut un contact direct entre les objets, car l'énergie thermique se déplace dans un milieu matériel II- Convection : Mécanisme dans lequel l'air chaud au contact de la peau s'en éloigne L'air chaud est remplacé par de l'air plus froid III- PERTES DE LA CHALEUR Ex. [...]