physiologie (suite)

Les problèmes posés par les apports et les besoins nutritionnels relèvent du domaine de la physiologie de la nutrition*. Les problèmes relatifs à l’intégration des fonctions physiologiques dans l’organisme relèvent du domaine de la physiologie des régulations, dont les grandes lignes sont exposées ci-dessous ; en ce qui concerne les mécanismes mis en jeu, des données plus précises sont présentées à l’article régulation.

La notion de régulation des fonctions physiologiques implique l’existence d’un système de communication entre les différentes régions du corps. Ce système est double : il comprend une voie humorale, où les informations sont transmises sous forme de substances chimiques (hormones) véhiculées par le sang, et une voie nerveuse, où les informations sont transmises sous forme de variations de la différence de potentiel trans-membranaire (potentiel d’action).

Les hormones (endocrinologie)

Les cellules endocrines sécrètent dans le sang leurs produits de synthèses, les hormones*. La notion d’hormone repose sur quatre critères : spécificité des cellules productrices, transport par voie sanguine, spécificité du ou des récepteurs (cellules), spécificité de la réponse des récepteurs. Les cellules endocrines sont, en général, rassemblées en organes (thyroïde, surrénales, hypophyse...) ; cependant, il existe, en particulier dans le tube digestif, des cellules endocrines réparties de manière diffuse. Ce système endocrinien sécrète des entérohormones, encore plus ou moins bien connues, qui interviennent dans les processus digestifs.

• Méthodologie. Elle comporte une série d’étapes. La première consiste à enlever l’organe que, à la suite d’observations cliniques ou en raison de sa structure histologique, on suspecte de produire une hormone, et de noter les conséquences physiologiques. La deuxième étape est une contre-expérience : on va tenter de pallier les effets de l’ablation de la glande-étudiée. Puis vont suivre l’isolement et la purification des substances actives ainsi que la détermination de leur structure chimique (fig. 7). Parmi les substances ainsi isolées, certaines, bien que physiologiquement actives, peuvent ne pas être sécrétées, n’étant, en fait, que des intermédiaires dans la biosynthèse hormonale ; il est donc nécessaire de déterminer celles qui sont effectivement sécrétées dans le sang. À ce stade, les recherches s’orientent dans deux directions différentes : d’une part, l’étude des modalités de la production hormonale (synthèse et sécrétion) et de sa régulation ; d’autre part, l’étude des mécanismes d’action de l’hormone au niveau du récepteur.

Les hormones dans le sang. En fonction de leur composition chimique, les hormones se répartissent en trois groupes : 1^o les stéroïdes, sécrétés par l’ovaire, le testicule, la corticosurrénale ; 2^o les peptides (chaînes d’acides aminés), provenant de l’hypophyse des parathyroïdes, du pancréas. Les entérohormones connues (gastrine, pancréatozymine, sécrétine) ainsi que les hormones thyroïdiennes (thyroxine, trioodothyromine) se rattachent à ce groupe ; 3^o les catécholamines (médullosurrénale) [fig. 8]. Dans le plasma, nombre d’entre elles sont liées à des protéines, la forme libre étant en équilibre avec la forme liée :

La proportion de la forme libre (physiologiquement active) par rapport à la quantité totale d’hormones circulantes peut être extrêmement faible, dépendant de l’affinité de la protéine porteuse pour l’hormone ; dans le cas de la thyroxine, cette proportion est de 5 p. 10 000. La découverte de ce type de liaison a permis de comprendre certaines situations apparemment paradoxales, où, contrairement à ce qui est généralement observé, des variations importantes du taux d’hormone circulante n’entraînent aucun trouble physiologique. En fait, il faut tenir compte de la concentration en hormone libre, seule forme physiologiquement active (fig. 9).

L’existence d’une forme liée est cependant intéressante à plusieurs titres : 1^o lorsque la « consommation » cellulaire de l’hormone augmente, la chute consécutive de la concentration en forme libre entraîne un déplacement de l’équilibre vers la libération d’hormones, permettant de subvenir aux besoins des cellules bien avant que la production des glandes ne soit sollicitée, ce qui permet d’éviter des à-coups dans le fonctionnement glandulaire ; 2^o l’hormone liée est protégée de la dégradation et de l’élimination (foie, rein), d’où une économie non négligeable ; 3^o les stéroïdes ne sont pas solubles dans l’eau ; leur liaison avec une protéine permettant leur solubilisation dans le plasma favorise ainsi leur transport.

• Rôle physiologique des hormones. En première analyse, les effets hormonaux apparaissent extrêmement variés. Au niveau de l’organisme, les hormones interviennent dans le métabolisme des lipides, des protéines et des glucides, dans la reproduction, la gestation, la lactation et la croissance. Elles agissent tant sur la structure que sur l’activité physiologique des organes et des tissus. Il est clair que ces divers effets résultent de leur action sur les cellules.

Le fait que toute activité physiologique d’une cellule résulte de l’intervention d’enzymes permet de développer une conception unitaire de l’action hormonale mettant en jeu un second messager (le premier, extracellulaire, étant l’hormone), qui agirait soit sur l’activité, soit sur la synthèse enzymatique (fig. 10).

L’existence d’une telle séquence est prouvée dans certains cas : adrénaline, corticostimuline (A. C. T. H.)... ; cependant il est, encore trop tôt pour affirmer, sans risque d’erreurs, que cette conception est applicable à l’ensemble des hormones.

Le système nerveux (neurophysiologie)

Il est constitué par l’association d’unités fonctionnelles : les neurones. Le type le plus simple d’association comporte un neurone sensoriel et un neurone moteur. Le neurone sensoriel peut être sensible à des stimulations d’ordre physique ou d’ordre chimique (v. sensation) ; la cellule contrôlée est, par exemple, une cellule sécrétrice ou musculaire. Le système peut se compliquer par l’adjonction d’un ou de plusieurs neurones intercalaires, le maximum de complexité étant atteint lorsqu’un relais s’établit au niveau des centres supérieurs. Ces quelques remarques montrent la nature des problèmes abordés par la neurophysiologie : récepteurs sensoriels, « influx nerveux », jonction (synapses) entre deux neurones ou entre un neurone et une cellule, centres supérieurs, etc.