régulation (suite)

Éléments d’un système autorégulé

L’analyse des modalités de la régulation dans le système étudié (fig. 1 A) conduit à distinguer les étapes suivantes :
1^o évaluation du niveau d’eau (flotteur) ;
2^o comparaison avec le niveau imposé (distance du flotteur par rapport au fléau) et transmission de l’information « erreur » (fléau) à l’élément de contrôle (vanne d’arrivée d’eau) ;
3^o correction de l’erreur (modification du débit d’arrivée).

Un système autorégulé comprendra donc une série d’éléments (fig. 3) assurant chacune de ces étapes : éléments de mesure ; élément d’intégration qui compare la valeur mesurée de la variable à la valeur imposée et, en cas de déviation, déclenche éventuellement l’intervention de l’élément de contrôle pour réajuster la variable.

remarque. Ces dernières années, une analyse mathématique des systèmes biologiques autorégulés a été entreprise en utilisant des modèles analogiques. Le principe consiste à transformer le diagramme de régulation en circuit électrique : un débit (on un flux de substance) devient une intensité, une concentration est analogue à un potentiel, et une quantité de substance ou un volume à une quantité d’électricité, etc. Ce type de recherches constitue un abord original et prometteur de l’homéostasie.

Exemples de régulations biologiques

Tenter d’envisager l’ensemble des systèmes de régulations biologiques reviendrait à entreprendre l’étude de la presque totalité des problèmes abordés par la physiologie. Un article étant par ailleurs consacré à cette science expérimentale, seuls quelques exemples précis seront discutés dans les lignes qui suivent.

Contrôle de la sécrétion des glucocorticoïdes (fig. 4)

Les interactions existant entre le cortex surrénalien, l’hypophyse antérieure et l’hypothalamus fournissent un exemple relativement simple d’autorégulation.

• Hormones corticosurrénaliennes. Le cortex surrénalien sécrète des stéroïdes que l’on classe en deux catégories selon leur rôle physiologique. L’aldostérone (minéralocorticoïde) intervient dans la régulation de l’équilibre hydrominéral en activant la reabsorption de sodium dans le rein. Les glucocorticoïdes (cortisol, corticostérone) interviennent dans le métabolisme des carbohydrates en stimulant, la synthèse de glucose à partir des acides aminés (néoglucogenèse). Seules les hormones de ce dernier groupe seront prises en considération ; le contrôle de la sécrétion d’aldostérone relève de mécanismes nettement différents de ceux qui vont être exposés.

• Rôle de l’hypophyse et de l’hypothalamus. L’ablation de l’hypophyse (hypophysectomie) inhibe pratiquement la production des glucocorticoïdes ; l’administration à des animaux hypophysectomisés d’une hormone produite par l’hypophyse antérieure (corticostimuline, ou hormone corticotrope, ou A. C. T. H.) restaure l’activité du cortex surrénalien. La destruction par électrocoagulation de la région postérieure de l’hypothalamus entraîne une réduction de la sécrétion de corticostimuline et, par voie de conséquence, de la production de glucocorticoïdes ; inversement, l’administration d’une substance hypothalamique connue sous le nom de corticotrophin releasing factor (C. R. F.) stimule la production de corticostimuline.

De ces faits expérimentaux, on conclut que l’hypothalamus, par l’intermédiaire du C. R. F., contrôle la sécrétion de la corticostimuline hypophysaire, qui, à son tour, contrôle la sécrétion des glucocorticoïdes.

Lors de toute agression (émotion violente, brûlure, froid, présence de toxines bactériennes, jeûne prolongé...), il y a stimulation de la production de C. R. F., d’où élévation du taux des glucocorticoïdes plasmatiques et activation de la néoglucogenèse. Ce type de réaction de défense se comprend assez bien dans la mesure où le glucose est le nutriment énergétique le plus rapidement utilisé par l’organisme ; parallèlement à la mise en jeu des glucocorticoïdes, il se produit une stimulation, par voie sympathique, de la médullosurrénale, avec libération d’adrénaline, qui déclenche l’hydrolyse des réserves de glycogène hépatique en glucose.

• Action en retour des glucocorticoïdes. L’administration de cortisol ou de corticostérone réduit la production de C. R. F. et de corticostimuline. Il est certain que les glucocorticoïdes agissent au niveau de l’hypothalamus ; l’éventualité d’une action directe au niveau de l’hypophyse est discutée. De récentes expériences suggèrent l’existence d’une inhibition de la sécrétion de C. R. F. par la corticostimuline elle-même (rétroaction courte). On conçoit qu’un tel système permette le maintien à un taux constant des glucocorticoïdes plasmatiques, une élévation transitoire de ce taux pouvant être obtenue lorsque le besoin s’en fait sentir (agressions).

Thermorégulation

Chez la grande majorité des animaux, les fluctuations de la température ambiante retentissent sur la température corporelle (poïkilothermes). Seuls les Mammifères et les Oiseaux ont la faculté de maintenir constante leur température corporelle dans des conditions climatiques très variables (homéothermes) ; cela explique leur grande dispersion géographique par rapport aux autres espèces terrestres.

Chez l’Homme, la température corporelle normale est classiquement considérée comme étant égale à 37 °C. Il s’agit d’une moyenne correspondant à la température rectale ; les moyennes de la température orale et de la température interne profonde (niveau du foie) sont respectivement de 36,7 °C et de 38 °C. En dehors de tout état pathologique, la température rectale peut varier entre 36 °C (le matin au réveil) et 40 °C (exercice musculaire violent). La limite de variation compatible avec la vie est assez précise dans la zone supérieure (hyperthermie), beaucoup moins dans la zone inférieure (hypothermie). À partir de 41-42 °C apparaissent des troubles de fonctionnement du système nerveux central, et une dénaturation irréversible des protéines se produit vers 45 °C. Lorsque la température s’abaisse en deçà de 36 °C, on observe un ralentissement du métabolisme ; vers 33 °C, il y a perte de connaissance et, à partir de 28 °C, peut apparaître une fibrillation cardiaque.