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La thermorégulation

La thermorégulation. V. Gayrard Physiologie E.N.V.T. Introduction. Température corporelle: variable physiologique essentielle Nécessité du maintien de la température corporelle Lutte contre les variations de la température ambiante. La thermorégulation. 1. L’équilibre thermique

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Presentation Transcript

  1. La thermorégulation V. Gayrard Physiologie E.N.V.T.

  2. Introduction • Température corporelle: variable physiologique essentielle • Nécessité du maintien de la température corporelle • Lutte contre les variations de la température ambiante

  3. La thermorégulation • 1. L’équilibre thermique • 1.1. Température centrale et environnement thermique • 1.2. Thermogenèse, thermolyse et température ambiante • 2. Réponses physiologiques aux variations de la température ambiante • 2.1. Lutte contre le froid • 2.2. Lutte contre la chaleur • 3. Mécanismes de régulation de la température corporelle • 3.1. Les bases neuronales de la thermosensibilité • 3.2. Coordination des réponses thermorégulatrices • 3.3. Les mécanismes de l’hyperthermie

  4. 1.1. Température centrale et environnement thermique • Température ambiante: • Température radiante • Température centrale • Niveau moyen de l’énergie thermique • Degrés Celsius • Gradient thermique • Température rectale Enveloppe Noyau

  5. 1.1. Température centrale et environnement thermique

  6. T(°C) 39.1 38.9 Temps (h) 38.7 38.5 38.3 8 8 14 20 2 8 14 20 2 1.1. Température centrale et environnement thermique • Variations diurnes de la température J Vet Med A 2005, 52: 377

  7. 1.1. Température centrale et environnement thermique Température centrale Relativement constante=HOMEOTHERMES - Endohoméothermes: mammifères, oiseaux - Exohoméothermes Température centrale Dépendante du milieu ambiant =HETEROTHERMES

  8. 1.1. Température centrale et environnement thermique • Le système isolant corporel • Peau, tissus cutanés et graisse sous-cutanée • Fourrure • Plumage

  9. 1.2. Thermogenèse, thermolyse et température ambiante • Equilibre thermique Température centrale PRODUCTION DE CHALEUR PERTES DE CHALEUR THERMOLYSE THERMOGENESE Unités= joule (J), watt (W) avec 1W=1J/s, calorie (1cal= 4.18J)

  10. 1.2. Thermogenèse, thermolyse et température ambiante • La thermogenèse • Quantité de chaleur libérée au cours des réactions chimiques • M=16.17 VO2 + 5.021 VCO2 – 2.167 VCH4 (eq 1) • M=20.46 VO2(eq2) • Calorimétrie indirecte: VO2, VCO2 et VCH4(ruminants) avec M en KJ, et les volumes en l • M=16.74 P0.75 (eq 3) • M en KJ/24h, P en kg C6H12O6 + 8 O2 CO2 + 6 H2O + DH

  11. 1.2. Thermogenèse, thermolyse et température ambiante • Thermogenèse de base: Production thermique minimale

  12. 1.2. Thermogenèse, thermolyse et température ambiante • Thermogenèse facultative:

  13. 1.2. Thermogenèse, thermolyse et température ambiante • Thermolyse: Qconduction = k1(T°enveloppe-T°ambiante) Conduction vers l’air Evaporation Radiation Convection Pertes sensibles Pertes insensibles

  14. Zones HYPOTHERMIE HOMEOTHERMIE HYPERTHERMIE + Température centrale Lutte contre le froid Lutte contre la chaleur ENERGIE (production, perte) Thermogenèse Thermolyse totale Thermolyse sensible Thermolyse insensible T° ambiante - T° léthale inférieure T° léthale supérieure TCI TCS 1.2. Thermogenèse, thermolyse et température ambiante

  15. POUSSIN PORCELET PORC VEAU VACHE MOUTON -5 0 5 10 15 20 25 30 35 40 Température ambiante (°C) 1.2. Thermogenèse, thermolyse et température ambiante • Zone de neutralité thermique et températures critiques

  16. La thermorégulation • 1. L’équilibre thermique • 1.1. Température centrale et environnement thermique • 1.2. Thermogenèse, thermolyse et température ambiante • 2. Réponses physiologiques aux variations de la température ambiante • 2.1. Lutte contre le froid • 2.2. Lutte contre la chaleur • 3. Mécanismes de régulation de la température corporelle • 3.1. Les bases neuronales de la thermosensibilité • 3.2. Coordination des réponses thermorégulatrices • 3.3. Les mécanismes de l’hyperthermie

  17. 2. Réponses physiologiques aux variations de la température ambiante • 2.1. Lutte contre le froid • Limitation de la thermolyse • Adaptations physiologiques • Adaptations anatomiques • Adaptations comportementales • Augmentation de la thermogenèse

  18. 2.1. Lutte contre le froid • Limitation de la thermolyse: adaptation physiologique • Pertes par évaporation d’eau sont minimales et constantes • Contrôle de l’apport de calories aux surfaces d’échange • Réduction du débit sanguin • Redistribution sanguine au niveau des membres et de la peau

  19. 2.1. Lutte contre le froid • Réduction du débit sanguin • Réaction de chasse ° C 25 15 5 Temps (h) 0.5 1

  20. 2.1. Lutte contre le froid • Redistribution sanguine au niveau des membres

  21. 2.1. Lutte contre le froid • Redistribution sanguine au niveau des membres V. Tibiale antérieure A. Tibiale antérieure Tibia Veine saphène interne FROID CHALEUR Vt Vs At Vt At Vt Vs Vt PEAU

  22. 2.1. Lutte contre le froid • Redistribution sanguine au niveau de la peau FROID RCP TA RCS PEAU

  23. 2.1. Lutte contre le froid • Limitation de la thermolyse: adaptations anatomiques • Isolation thermique

  24. 2.1. Lutte contre le froid • Limitation de la thermolyse: adaptations comportementales Thermogenèse (kcal.m-2. h-1) 150 Nouveau-né isolé 100 50 Portée de nouveau-nés 10 20 30 Température ambiante (°C)

  25. 2.1. Lutte contre le froid • Limitation de la thermolyse: adaptations comportementales

  26. 2.1. Lutte contre le froid • Augmentation de la thermogenèse

  27. 2.1. Lutte contre le froid • Augmentation de la thermogenèse • Thermogenèse mécanique: • Frisson : activité musculaire involontaire et inefficace • Activité physique volontaire • Thermogenèse métabolique: • Métabolisme oxydatif mitochondrial+++ • Tissu adipeux brun: mammifères

  28. 2.2. Lutte contre la chaleur • Facilitation de la thermolyse sensible • Augmentation des pertes insensibles • Sudation • Polypnée thermique • Thermolyse insensible d’origine comportementale • Réduction de la thermogenèse endogène et exogène

  29. CHALEUR RCP RCS 2.2. Lutte contre la chaleur • Facilitation de la thermolyse sensible: Redistribution sanguine au niveau de la peau PEAU

  30. 2.2. Lutte contre la chaleur • Augmentation du débit sanguin

  31. V. Tibiale antérieure A. Tibiale antérieure Tibia Veine saphène interne FROID CHALEUR Vt Vs At Vt At Vt Vs Vt PEAU 2.2. Lutte contre la chaleur • Facilitation de la thermolyse sensible:redistribution sanguine au niveau des membres

  32. 2.2.Lutte contre la chaleur • Facilitation de la thermolyse sensible • Thermorégulation du cerveau • Poches gutturales cheval

  33. 2.2. Lutte contre la chaleur • Facilitation de la thermolyse sensible • Thermorégulation du testicule

  34. 2.2. Lutte contre la chaleur • Augmentation des pertes insensibles • Evaporation de l’eau: un gramme d’eau emporte 2400J. • Evaporation transcutanée (perspiration), évaporation respiratoire • Sudation vs polypnée thermique • Influence taille animal

  35. 2.2. Lutte contre la chaleur • Quantité d’eau nécessaire pour maintenir la température centrale 20 T°ambiante = 40°C Evaporation (% du poids/h) 2 Log poids corporel

  36. 2.2. Lutte contre la chaleur • Augmentation des pertes insensibles SUDATION POLYPNEE

  37. 2.2. Lutte contre la chaleur • Augmentation des pertes insensibles • La sudation Réabsorption Sécrétion

  38. 2.2. Lutte contre la chaleur • Augmentation des pertes insensibles • La sudation

  39. 2.2. Lutte contre la chaleur • Augmentation des pertes insensibles • Polypnée thermique

  40. 2. Lutte contre la chaleur • Augmentation des pertes insensibles • Polypnée thermique Fréquence respiratoire (min-1) Débit ventilation (l.min-1) Volume courant (l) 120 1.5 120 80 1 60 40 0.5 40 40 40 42 42 42 39 39 39 41 41 41 Température (°C)

  41. 2. Lutte contre la chaleur • Polypnée thermique

  42. 2. Lutte contre la chaleur • Augmentation des pertes insensibles: avantages de la polypnée thermique/sudation • Contrôle forces de convection • Pas de pertes en électrolytes • Pas d’apport exogène de chaleur • Thermorégulation du cerveau

  43. - 2 - 1 Evaporation d ’ eau (g.m .h ) 1000 Eau Boue 600 200 Temps (h) 3 2 1 2.2. Lutte contre la chaleur • Augmentation des pertes insensibles • Thermolyse insensible d’origine comportementale - - 2 2 - - 1 1 Evaporation d Evaporation d ’ ’ eau (g.m eau (g.m .h .h ) ) 1000 1000 Eau Eau Boue Boue 600 600 200 200 Temps (h) Temps (h) 3 3 2 2 1 1

  44. Lait Nourriture kg 40 40 35 FROID CHALEUR 30 30 25 Production de lait 20 20 15 Prise de nourriture 10 10 0 10 20 30 Température (°C) -10 -20 2.2. Lutte contre la chaleur • Réduction de la thermogenèse: thermogenèse endogène

  45. 2.2. Lutte contre la chaleur • Réduction de la thermogenèse: thermogenèse exogène Atmosphère 70 W Radiation 220 W Soleil 280 W 85°C 42°C Thermogenèse endogène 45 W Convection 70 W 40°C Evaporation 165 W Sol 60 W Thermogenèse Bilan énergétique (W) Thermolyse

  46. La thermorégulation • 1. L’équilibre thermique • 1.1. Température centrale et environnement thermique • 1.2. Thermogenèse, thermolyse et température ambiante • 2. Réponses physiologiques aux variations de la température ambiante • 2.1. Lutte contre le froid • 2.2. Lutte contre la chaleur • 3. Mécanismes de régulation de la température corporelle • 3.1. Les bases neuronales de la thermosensibilité • 3.2. Coordination des réponses thermorégulatrices • 3.3. Les mécanismes de l’hyperthermie

  47. 3. Mécanismes de régulation de la température corporelle • 3.1. Les bases neuronales de la thermosensibilité

  48. Température hypothalamique (°C) 43 38 Perte de chaleur par évaporation (W) 5.0 30 min 2.0 3.1. Les bases neuronales de la thermosensibilité • Les thermorécepteurs hypothalamiques J Physiol 1982, 322: 457

  49. Corps calleux Ny Hypothalamique DM Ny paraventriculaire Ny Hypothalamique postérieur Ny Préoptique L Ny Préoptique M Glande pinéale Ny Hypothalamique A Ny Hypothalamique VM Ny suprachiasmatique Corps mamillaire Ny arqué Ny supraoptique Nerf optique Eminence médiane Chiasma optique Infundibulum Neurohypophyse Adénohypophyse Ny: noyau, VM: ventro-médian; DM: dorso-latéral; M: médian; L: latéral; A: antérieur 3.1. Les bases neuronales de la thermosensibilité Hypothalamus = principal centre d’intégration de la thermorégulation

  50. 3.1. Les bases neuronales de la thermosensibilité • Les thermorécepteurs cutanés: terminaisons nerveuses libres Nombre de potentiels d’action par seconde Récepteur au froid Récepteur à la chaleur Ann Rev Physiol, 1953, 15: 357

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