5 Homéostasie

Comprendre

L’homéostasie est définie comme le maintien des différentes constantes biologiques de l’individu à leur valeur normale. Dans un sens plus étendu, elle correspond à ce qui règle les écarts du métabolisme. C’est une forme d’intelligence des organes à fonctionner entre eux de façon équilibrée. L’homéostasie est donc aussi appelée « intelligence du corps » ou « intelligence biologique ».

Par extension l’homéostasie, qui ne concerne pas uniquement la sphère biologique, est aussi utilisée pour évoquer le maintien de la vie psychique, ainsi que les régulations entre mécanismes physiologiques vitaux et mécanismes psychiques. L’Homme forme un tout dans lequel chacun de ses systèmes fonctionne et entretient des liens avec les autres systèmes pour assurer le maintien de la vie. L’Homme s’inscrit dans son environnement et interagit avec celui-ci en permanence.

Généralités

Définition de l’homéostasie ¹

Claude Bernard en 1865 crée le concept d’homéostasie : « Tous les mécanismes vitaux, quelque variés qu’ils soient, n’ont toujours qu’un but, celui de maintenir l’unité des conditions de la vie dans le milieu intérieur. »

Le terme d’homéostasie a été inventé par W. B. Cannon à partir de deux termes grecs : stasis (état, position) et homoios (égal, semblable à).

Ce terme d’homéostasie définit donc la stabilisation des états qui permettent les processus biologiques de la vie. « Les êtres vivants supérieurs constituent un système ouvert présentant de nombreuses relations avec l’environnement. Les modifications de l’environnement déclenchent des réactions dans le système ou l’affectent directement, aboutissant à des perturbations internes du système. De telles perturbations sont normalement maintenues dans des limites étroites parce que des ajustements automatiques, à l’intérieur du système, entrent en action et que de cette façon sont évitées des oscillations amples, les conditions internes étant maintenues à peu près constantes. »

En d’autres termes, l’homéostasie se définit comme un processus physiologique ² qui maintient certaines constantes du milieu intérieur de l’organisme (ensemble des liquides de l’organisme), nécessaires à son bon fonctionnement, entre les limites des valeurs normales. L’homéostasie implique donc une régulation permanente de l’organisme par divers mécanismes afin de maintenir la vie des organismes vivants.

La constance du milieu intérieur, indispensable à la survie de l’organisme, repose sur le contrôle d’un certain nombre de variables dites régulées, dont les principales sont les suivantes :

– le sang, avec le contenu en gaz, l’acidité ou pH (pression en ions hydrogène : H⁺), la concentration en électrolytes tels que sodium, potassium, chlore ou bicarbonates ;

– la lymphe ;

– le liquide céphalorachidien ;

– la température ;

– la glycémie ;

– la pression artérielle ;

– la pression osmotique ;

– les fréquences cardiaque et respiratoire.

Les mécanismes régulateurs

Le maintien de l’homéostasie n’est possible que grâce à l’intervention de mécanismes régulateurs qui s’enclenchent dès lors qu’une variable du milieu intérieur s’écarte de sa valeur normale, sous l’influence de variations du milieu extérieur. Le maintien de l’homéostasie exige donc que l’organisme possède des moyens de communication. Il s’agit de mécanismes hormonaux ³ et comportementaux qui sont sous l’influence du système nerveux végétatif ou système nerveux autonome.

Ce sont donc les systèmes nerveux et endocrinien qui sont responsables de la majorité des communications.

Un système de communication contient au moins trois éléments :

– un centre de régulation qui définit une valeur de référence, il doit pouvoir recevoir cette valeur et donner une réponse appropriée ;

– un récepteur qui est un capteur qui réagit aux changements de l’environnement en envoyant des informations sensorielles au centre de régulation ;

– un effecteur qui permet au centre régulateur de produire une réponse.

C’est le physiologiste français Claude Bernard qui, en 1866, a donné une idée précise de ce qu’est le milieu intérieur et les caractéristiques des liquides organiques cités précédemment. Ces liquides jouent un rôle fondamental dans l’organisme. En dehors de baigner les cellules de celui-ci, ils permettent les échanges et les transferts d’éléments nutritifs et d’éléments éliminés par les cellules. En effet, les différentes cellules de l’organisme puisent les matériaux indispensables à leur métabolisme et rejettent les produits de leur sécrétion dans le milieu intérieur.

L’homéostasie est maintenue dans des valeurs normales grâce à l’activité de certains organes et à certaines hormones.

Parmi les organes, notons :

– le rein qui excrète des produits du catabolisme ⁴, régule le métabolisme ⁵ de l’eau et régule le pH (acidité ou alcalinité) du sang ;

– les poumon s qui éliminent le dioxyde de carbone ;

– le côlon (gros intestin) qui favorise l’évacuation des résidus provenant des aliments ingérés et des sécrétions digestives.

Par ailleurs, différentes hormones régulent de nombreux microéléments tels les sels minéraux que sont le calcium, le sodium, le magnésium, le potassium, etc.

La régulation des gaz du sang

Les gaz dissous dans le sang, principalement le dioxygène (O₂) ou plus communément nommé oxygène et le dioxyde de carbone (CO₂) sont présents à différentes pressions dans le sang artériel et dans le sang veineux afin de favoriser les échanges gazeux . Ces échanges s’effectuent aux niveaux alvéolaire et cellulaire.

Lorsque l’on inspire, on inhale de l’air contenant 21 % d’O₂. L’air est conduit grâce aux voies aériennes vers les alvéoles pulmonaires, lieu des échanges gazeux avec le milieu extérieur.

L’O₂ passe alors dans le sang et vient se fixer en majorité sur les hématie s (globules rouges) qui le transportent vers toutes les cellules de l’organisme. Ce transport s’effectue par voie veineuse du poumon au cœur gauche et par voie artérielle, du cœur gauche vers les organes.

Dans les organes, l’O₂ est capté par les cellules, alors que le CO₂ est rejeté par celles-ci dans le sang. Le CO₂ est transporté par voie veineuse, des organes vers le cœur droit et du cœur droit vers les poumons (par l’artère pulmonaire), où il est évacué lors de l’expiration.

Figure 5.2 Les deux circulations. Représentation schématique

Le sang chargé en O₂ est représenté en rouge sur le schéma, alors que le sang chargé en CO₂ est représenté en bleu

a. Le sang veineux provenant de l’artère pulmonaire passe dans les capillaires pulmonaires où il se charge en O₂. Il s’agit de la respiration pulmonaire

b. Il emprunte les veines pulmonaires pour aller dans l’oreillette puis dans le ventricule gauche

c. Le sang chargé en O₂ est ensuite pulsé par voie artérielle dans l’organisme

d. Au niveau des tissus, une partie de l’O₂ est captée par les cellules qui éliminent en même temps du CO₂. Il s’agit de la respiration cellulaire

e. Le sang pauvre en O₂ et riche en CO₂ emprunte la circulation veineuse pour rejoindre l’oreillette puis le ventricule droit

Il est ensuite pulsé dans les artères pulmonaires vers les poumons où le cycle recommence.

La régulation de la respiration

La régulation de la respiration (figure 5.3) est sous le contrôle du système nerveux. Ainsi les émotions vives et le stress accélèrent la fréquence respiratoire et augmentent ainsi les échanges gazeux.