Thermorégulation

Définition

La thermorégulation, ou la régulation de la température, est la capacité d'un organisme biologique à modifier sa température dans certaines limites, même lorsque la température ambiante est très différente de la plage de température souhaitée. C'est un mécanisme physiologique qui maintient constante la température interne (homéothermie) chez la plupart des animaux (hors coraux).

Valeurs de thermorégulation chez des autruches :

Le thermogramme montre la thermorégulation chez des oiseaux, ici des autruches.

Explications

Le terme thermorégulation est utilisé pour décrire les processus qui maintiennent l'équilibre entre gain et perte de chaleur. Si une certaine quantité de chaleur est ajoutée ou retirée à un objet, sa température augmente ou diminue respectivement en une quantité qui dépend de sa capacité calorifique spécifique avec un environnement.

En régime établi, la vitesse à laquelle la chaleur est produite (thermogenèse) est équilibrée par la vitesse à laquelle la chaleur se dissipe dans l'environnement (thermolyse). En cas de déséquilibre entre la thermogenèse et la thermolyse, une modification du taux de stockage de la chaleur corporelle intervient et, par conséquent, une modification du contenu calorifique corporel et de la température corporelle existe aussi.

Les organismes thermorégulateurs ou homéothermiques maintiennent la température corporelle essentiellement constante dans une large gamme de conditions environnementales. D'autre part, les thermoconformistes ou poïkilothermes autogènes sont des organismes dont la température corporelle varie avec les conditions environnementales. Le moyen d'obtenir de la chaleur peut être par endothermie ou par ectothermie. Les organismes endothermiques (endothermes) ou homéothermiques (homéothermes) contrôlent la température corporelle au moyen de la production interne de chaleur et maintiennent généralement cette température au-dessus de la température ambiante. Les organismes ectothermes ou les poïkilothermes dépendent pour réguler leur température corporelle, essentiellement à partir d'une source de chaleur externe.

✅ Voir aussi la thermostabilité et la thermolabilité; ainsi que le thermopériodisme. Les glandes chargées de la thermorégulation sont les mérocrines et les eccrines.

Chez l'être humain

L'être humain est un organisme homéothermique et endothermique, ce qui implique que, malgré de grandes variations de la température ambiante, la production de chaleur interne compense la perte de chaleur qui se traduit par une température corporelle stable. Cet équilibre est appelé équilibre calorique ou flux calorique. Son contrôle s'effectue efficacement par la modulation du comportement (comme par exemple le changement de vêtements) et de mécanismes physiologiques (comme la transpiration, les frissons).

La température considérée comme régulière de l'organisme humain varie en fonction du sexe, de l'activité récente, de la consommation d'aliments et de liquides, du moment de la journée et, chez la femme, de la phase du cycle menstruel dans laquelle ils se trouvent. La médecine considère traditionnellement que la température corporelle normale - prise par voie orale - varie entre 36,5 et 37,5 °C chez l'adulte en bonne santé; la valeur moyenne est de 37 °C.

Trois études récentes différentes suggèrent que la température moyenne chez les adultes en bonne santé est de 36,7 °C.

Le modèle de thermorégulation humain le plus simple divise le corps en deux compartiments : la zone centrale ou centre qui produit de la chaleur et la zone superficielle ou périphérique qui régule la perte de chaleur. Au repos, la production de chaleur dépend en particulier de l'activité métabolique des organes internes tels que le cerveau et des organes des cavités abdominales et thoraciques tels que, par exemple, le foie, les intestins, les reins et le coeur. Le sang, entraîné et distribué par le système cardiovasculaire, est le principal moyen de transport de la chaleur (par convection) du noyau vers la région cutanée. La température du noyau, en particulier celle du cerveau, est régulée à près de 37 °C et la température de surface est plutôt poïkilothermique et dépend donc principalement de la température ambiante.

Le corps humain a une température interne de 37 °C, tandis que la température de la peau est de 33,5 °C. La chaleur gagnée et perdue par le corps dépend de nombreux facteurs. La température à laquelle le sang atteint l'hypothalamus sera le principal déterminant de la réponse de l'organisme aux changements climatiques. L'hypothalamus étant le centre intégrateur, il fait office de thermostat et maintient l'équilibre entre la production et les pertes de chaleur. Si la température baisse, la thermogenèse et les mécanismes de conservation de la chaleur augmentent : Le maintien de la température corporelle dépend également de la chaleur produite par l'activité métabolique et de la perte induite par les mécanismes du corps ainsi que par les conditions environnementales.

La thermogenèse, ou génération de température, s'effectue de deux manières :

• Rapide : thermogenèse physique, produite en grande partie par des tremblements et une diminution du débit sanguin périphérique.
• Lent : thermogenèse chimique, origine hormonale et mobilisation de substrats issus du métabolisme cellulaire.

Il existe deux mécanismes d'échange thermique entre le corps d'un animal, y compris l'homme, et l'environnement : la perte de chaleur par évaporation et l'échange de chaleur sans évaporation. L'échange thermique non évaporatif représente la somme des flux thermiques dus au rayonnement, à la convection et à la conduction. Lorsque la chaleur circule en faveur du gradient de température, la chaleur du corps se dissipe dans l'environnement tant que celui-ci est plus froid que le corps.

La température corporelle des endothermes, comme celle de l'homme, est généralement supérieure à la température ambiante, de sorte que la majeure partie de la chaleur produite par ces organismes est perdue par radiation, conduction ou convection. Lorsque la température ambiante est supérieure à la température corporelle, l'évaporation est la seule forme de perte de chaleur, constituant un mécanisme essentiel au maintien de l'homéothermie.

⭐ Il est important de garder à l'esprit que l'efficacité relative de ces voies d'échange de chaleur dépend des conditions environnementales.

Chez les animaux

Les processus biochimiques et physiologiques d'un animal dépendent plus ou moins de la température corporelle. En fait, une augmentation de 10 °C double ou triple la vitesse de la plupart des réactions chimiques induites par des enzymes. Cet effet est appelé facteur Q₁₀. Q₁₀ est un quotient calculé en divisant la vitesse d'une réaction ou d'un processus physiologique à une certaine température (R T) par la vitesse de la même réaction ou d'un même processus à une température de 10 °C inférieur (R_T-10). D'autre part, les réactions chimiques exothermiques de la cellule, ils produisent de la chaleur.

L'un des facteurs les plus importants dans la détermination de nombreux processus physiologiques et écologiques est sans aucun doute la température corporelle. C'est la raison pour laquelle la régulation de la température corporelle ou thermorégulation est un aspect essentiel à l'homéostasie d'un animal de la molécule au corps 26 et de nombreuses espèces ont des adaptations à réguler la température du corps dans la plage optimale.

Chez les plantes

Jean-Baptiste Lamarck a remarqué, il y a plus de deux cents ans, que lors de la floraison, les fleurs de l'arum européen, probablement Arum italicum, étaient chauffées. Depuis lors, les botanistes ont enregistré un réchauffement endothermique et même une thermorégulation des fleurs, des inflorescences ou des strobiles de plusieurs familles de plantes spermatophytes primitives.

Ces plantes ont de grandes fleurs charnues souvent pollinisées par les Coléoptères, les abeilles ou les mouches. Des exemples sont présentés chez les monocotylédones (par exemple, les Aracées Araceae), les dicotylédones (par exemple, Nelumbonaceae) et les Gymnospermes (par exemple, Cycadaceae). La génération de chaleur endogène est généralement associée aux mammifères et aux oiseaux. Cependant, elle existe également avec certaines fleurs et constitue une adaptation qui augmente le taux de pollinisation par le biais de la libération d'attractifs chimiques, qui fournit une récompense : de la chaleur aux insectes pollinisateurs, ou qui peuvent être associés au développement floral ou à la protection à basses températures.

En fonction des modèles de transition de température de ses tissus, les activités thermogéniques ont été classées en deux groupes : la thermogenèse transitoire et la thermogenèse homéothermique. La production de chaleur transitoire a été observée dans la plupart des installations thermogéniques étudiées. Dans ces installations, la température de l'organe thermogénique augmente de façon discontinue au cours d'un ou deux événements.

Ce type de thermogenèse a été bien étudié chez les espèces du genre Arum. 58 Dans les plantes appartenant à la deuxième groupe, l'organe thermogénique maintient, avec une précision remarquable, la température constante pendant plusieurs jours. Ce type de production de chaleur thermogénique a été signalé pour un nombre limité d'espèces, telles que le lotus sacré Nelumbo nucifera et le chou puant Symplocarpus sp..

Par exemple, il a été observé que le pic de la température transitoire thermogenèse du spadice de Arum maculatum peut être supérieure à 30 °C lorsque la température ambiante est 7–22 °C. Par ailleurs, il a été observé que le chou puant Symplocarpus foetidus, peut thermoréguler pendant deux semaines ou plus. Lorsque la température ambiante varie entre -15 °C et 15 °C, la température du spadice augmente de 15 à 35 °C au-dessus de la température ambiante.

Dans son environnement naturel, la chaleur produite est suffisante pour faire fondre la neige environnante. L'inflorescence de Philodendron selloum peut être chauffée à une température supérieure à 40 °C jusqu'à une température ambiante proche du point de congélation. Étant donné que la plupart des espèces d'aracées sont tropicales, l'échappement à la congélation par thermogenèse serait une exaptation (adaptation sélective opportuniste) d'un processus physiologique initialement évolué en réponse à différents gel du stress des pressions de sélection.

La production de chaleur des plantes thermogéniques a été attribuée à une forte augmentation de l'expression de l'oxydase alternative (AOX). L'enzyme AOX agit comme une oxydase terminale alternative dans la chaîne respiratoire mitochondriale, où elle réduit l'oxygène moléculaire en eau, en sautant deux centres de conservation de l'énergie et ne génère donc pas le gradient de proton qui conduirait à la synthèse d'ATP. En conséquence, l'énergie conservée sous forme d'ATP dans la voie classique est perdue en chaleur lorsque les électrons passent par la voie alternative. 68Il a été indiqué qu'en général, la production de chaleur commence chez les fleurs mâles, puis se propage dans toute l'inflorescence. Ce schéma refléterait le mouvement d'un signal chimique, "calorigène", qui pourrait être de l'acide salicylique.

Le mécanisme de contrôle physiologique de la thermorégulation des plantes n'est pas encore connu, mais contrairement à ce qui se passe chez les mammifères et les oiseaux, le contrôle se ferait à un niveau strictement biochimique ou moléculaire. À cet égard, il a été constaté que, dans le lotus sacré N. nucifera, il y a un retard marqué entre le changement de température de la fleur et la réponse compensatoire, ce résultat indiquerait que la température est régulée par un mécanisme de rétroaction biochimique et non par des changements structurels des enzymes ou des membranes.

En rapport avec "thermorégulation"

• autorégulation

  

  L'autorégulation est un processus dans lequel un système ajuste sa propre fonction.

• homéotherme

  

  En biologie, un organisme homéotherme se dit d'un animal, mammifère et oiseau, dont la température interne ne varie que dans des limites étroites...

• sudation

  

  La sudation est une transpiration intense. Le rôle de la sudation dans l'élimination des déchets et des substances toxiques semble être mineur par rapport...

• thermogenèse

  

  La thermogenèse est la capacité à générer de la chaleur dans le corps en raison de réactions métaboliques.