IV- La thermorégulation Etude d’une voie de régulation mixte (nerveuse et hormonale)

1. IV- La thermorégulation Etude d’une voie de régulation mixte (nerveuse et hormonale)

2. Introduction 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

3. H I B E R N A N T ENDOTHERMES ECTOTHERMES Température centrale indépendante du milieu ambiant Par production de chaleur interne = HOMEOTHERMES Température centrale dépendante du milieu ambiant =POIKILOTHERMES

4. Variation de la température en fonction de la température ambiante

5. Répartition de la température chez les endothermes Noyau thermique et Enveloppe thermique

6. Variation locale de la température chez les endothermes Transferts importants entre les organes

7. Introduction La température a des effets sur les processus biologiques: - effet sur la vitesse de réaction enzymatique - effet sur la conformation des protéines

8. Notion de Q10 Fonction exponentielle Q10 = 3 (vitesse triplée) Vitesse de réaction Q10 = 2 (vitesse doublée) 30 40 10 20 Temp. C

9. La température influence la consommation d’O2 Doryphore

10. Paramètres influençant la capacité de supporter des des écarts de température • Les écarts de température supportables sont variables suivant les espèces • -Températures létales supérieure et inférieure • Durée d’exposition • Age, développement

11. Equilibre des échanges pour maintenir une température constante La température corporelle est le résultat de l’équilibre entre la production et la perte de chaleur Température centrale PRODUCTION OU GAIN DE CHALEUR PERTES DE CHALEUR THERMOLYSE THERMOGENESE

12. Les pertes 3) Convection (le courant d’air du vent éloigne l’air chaud du corps) 1) Radiation (transfert de chaleur du soleil au corps) 2) Conduction (transfert de chaleur des mains aux haltères) 4) Evaporation (sudation)

13. Pertes de chaleur • 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) • Evaporation • le passage de l’état liquide à l’etat gazeux est consommateur d’énergie • Respiration: pertes obligatoires non régulée • Sudation: glandes écrines dont l’activité est fonction des besoins de ma thermorégulation (l’eau refroidit la peau) 0 à 3l/h

14. La production de chaleur du corps humain Réactions chimiques : C6H12O6 + 8 O2 CO2 + 6 H2O + DH Métabolisme • Fonctions vitales • Activité Cœur, foie, les muscles squelettiques et le tissu adipeux brun = noyau thermique

15. Le confort et la contrainte Dépassement de la thermorégulation Hyperthermie CONTRAINTE CHAUDE Zone de confort thermique Zone de thermorégulation NEUTRALITE Homéothermie CONTRAINTE FROIDE Dépassement de la thermorégulation Hypothermie

16. Seuils de sensation d’un réchauffement ou d’un refroidissement cutané en fonction de la température ambiante

17. Les capteurs thermorécepteurs 2 types 1- Les thermorécepteurs cutanés 2- Les thermorécepteurs centraux situés dans l’hypothalamus

18. Les thermorécepteurs cutanés 43°C 30°C

19. Les mécanismes thermorégulateurs La thermorégulation a pour fonction de maintenir la température interne constante lorsque la température externe varie dans de larges limites.

20. Hypothalamus Hypophyse

21. Hypothalamus et noyaux hypothalamiques Adhérence interthalamique 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 Hypophyse Ny: noyau, VM: ventro-médian; DM: dorso-latéral; M: médian; L: latéral; A: antérieur

22. Hypothalamus, homéostasie et comportements 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.

23. 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

24. Thermorécepteurs centraux (situés plus profond dans partie antérieure de l’hypothalamus) Hypothalamus Mécanismes réflexes de thermogenèse ou de thermolyse Influx nerveux afférents Voies nerveuses ou hormonales Peau Thermorécepteurs périphériques Thermorécepteurs centraux (situés plus profond et sensibles à T°C sang)

25. Réponses thermorégulatrices

26. 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)

27. 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

28. Réactions au froid

29. Réactions au chaud

30. La séquences des événements

31. 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

32. 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)

33. 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

34. 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

35. 4) Augmentation de la libération de thyroxine  Text Activation hypothalamus Libération de thyréolibérine (TRH) Activation adénohypophyse qui sécrète de la thyréostimuline (TSH) Stimulation de la glande thyroïde qui libère plus de thyroxine dans le sang  Vitesse du métabolisme des cellules cibles et  production chaleur.

36. stimulation  besoins énergétiques froid Hypothalamus TRH Hypophyse inhibition TSH Thyroïde Thyroxine Régulation de la sécrétion de thyroxine

37. 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)

38. 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 :

39. 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

40. 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

41. 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)

42. 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.

43. La fièvre Fièvre = hyperthermie contrôlée. Infection dans une région de l’organisme ou autres troubles (cancer, réaction allergique, traumatismes du SNC…). GB, cellules des tissus lésés, macrophages Libération de substances chimiques pyrogènes (IL1 et IL6) Action sur l’hypothalamus qui libère des prostaglandines 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.

44. La fièvre (suite) Vasoconstriction 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. 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.

45. 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

46. 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

47. 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

49. Fonctionnement de la boucle de thermorégulation 1 : centre intégrateur commandant tous les effecteurs (hypothalamus) 2 : centre intégrateur commandant une parties des effecteurs (Moelle épinière)