Physiologie, mécanismes, types et altérations de la thermorégulation

La Thermorégulation C'est le processus qui permet aux organismes de réguler la température de leur corps, en modulant la perte et le gain de chaleur. Dans le règne animal, il existe différents mécanismes de régulation de la température, à la fois physiologiques et éthiques.

La régulation de la température corporelle est une activité de base pour tout être vivant, car le paramètre est essentiel pour l'homéostasie corporelle et influence la fonctionnalité des enzymes et autres protéines, la fluidité membranaire, le flux d'ions, entre autres.

Les mammifères sont homeooterms et endotherms. Source: Alan Wilson [CC BY-SA 3.0 (https: // CreativeCommons.Org / licences / by-sa / 3.0)]

Dans sa forme la plus simple, les réseaux de thermorégulation sont activés au moyen d'un circuit qui intègre les entrées des thermorécepteurs situés dans la peau, dans les viscères, dans le cerveau, entre autres.

Les principaux mécanismes face à ces stimuli froids ou thermiques comprennent la vasoconstriction cutanée, la vasodilatation, la production de chaleur (thermogenèse) et la transpiration. D'autres mécanismes incluent des comportements pour promouvoir ou réduire la perte de chaleur.

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Concepts de base: chaleur et température

Pour parler de thermorégulation chez les animaux, il est nécessaire de connaître la définition exacte des termes qui sont souvent confus parmi les élèves.

Comprendre la différence entre la chaleur et la température est indispensable pour comprendre la régulation thermique des animaux. Nous utiliserons des corps inanimés pour illustrer la différence: pensons à deux cubes d'un métal, l'un est 10 fois plus grand que l'autre.

Chacun de ces cubes est dans une pièce à une température de 25 ° C. Si nous mesurons la température de chaque bloc, les deux seront à 25 ° C, bien que l'on soit grand et un petit.

Maintenant, si nous mesurons la quantité de chaleur dans chaque bloc, le résultat entre eux sera différent. Pour effectuer cette tâche, nous devons déplacer les blocs dans une pièce avec une température de zéro absolu et quantifier la quantité de chaleur qu'ils dégagent. Dans ce cas, la teneur en chaleur sera 10 fois plus élevée dans le plus grand seau en métal.

Température

Grâce à l'exemple précédent, nous pouvons conclure que la température est la même pour les deux et indépendante de la quantité de matière dans chaque bloc. La température est mesurée comme la vitesse ou l'intensité du mouvement des molécules.

Dans la littérature biologique, lorsque les auteurs mentionnent la «température corporelle» se réfèrent à la température des régions centrales du corps et des périphériques. La température des régions centrales reflète la température des tissus «profonds» du corps - cerveau, cœur et foie.

La température des régions périphériques, en revanche, est influencée par le passage du sang vers la peau et est mesurée dans la peau des mains et des pieds.

Chaleur

En revanche - et revenir à l'exemple des blocs - la chaleur est différente dans les deux corps inertes et directement proportionnelle à la quantité de matière. C'est une forme d'énergie et dépend du nombre d'atomes et de molécules de la substance en question.

Types: Relations thermiques entre les animaux

En physiologie animale, il existe un certain nombre de termes et catégories utilisés pour décrire les relations thermiques entre les organismes. Chacun de ces groupes d'animaux a des adaptations spéciales - physiologiques, anatomiques ou anatomiques - qui les aide à maintenir leur température corporelle dans une gamme adéquate.

Dans la vie quotidienne, nous appelons les animaux endotherms et homéoothermes comme "sang chaud", et les animaux de la poquilotherm et de l'ectothermus comme "à froid".

Endotherm et ectotherm

Le premier terme est endothermie, Utilisé lorsque l'animal parvient àat à la médiation de la production de chaleur métabolique. Le concept opposé est le Ectothermie, où la température de l'animal est imposée par l'environnement environnant.

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Certains animaux ne peuvent pas être endotherms, car bien qu'ils produisent de la chaleur, ils ne le font pas assez rapidement pour le conserver.

Poiquilotherm et homeotherm

Une autre façon de les classer est selon la thermorégulation animale. Le terme Poiquée est utilisé pour désigner les animaux à températures corporelles variables. Dans ces cas, la température corporelle est élevée dans des environnements chauds et est faible dans les environnements froids.

Un animal de Poiquilotherm peut auto-réguler sa température au moyen de comportements. C'est-à-dire situé dans des zones à rayonnement solaire élevé pour augmenter la température ou masquer ledit rayonnement pour le réduire.

Les termes de Poiquilotherm et d'Ectothermus se réfèrent au même phénomène. Cependant, Poiquilothermo met l'accent sur la variabilité de la température corporelle, alors qu'à Ectothermus, il fait référence à l'importance de la température ambiante pour déterminer la température corporelle.

Le terme contraire à Poiquilotherm est homeothermus: thermorégulation par des moyens physiologiques - et pas seulement grâce à l'affichage des comportements. La plupart des endotherms sont capables de réguler leur température.

Exemples

Poisson

Les poissons sont l'exemple parfait des ectoterms et des animaux de Poiquilotermos. Dans le cas de ces nageurs de vertébrés, leurs tissus ne produisent pas de chaleur par des voies métaboliques et également, la température du poisson est déterminée par la température du plan d'eau où ils nagent.

Reptiles

Les reptiles présentent des comportements très marqués qui leur permettent de réguler (éthologiquement) leur température. Ces animaux recherchent des régions chaudes - comment se percher sur une pierre chaude - pour augmenter la température. Sinon, où ils souhaitent le réduire, ils chercheront à se cacher du rayonnement.

Oiseaux et mammifères

Les mammifères et les oiseaux sont des exemples d'endotherms et de homeothermes. Ceux-ci produisent leur température corporelle et le régulent physiologiquement. Certains insectes présentent également ce modèle physiologique.

La capacité de réguler sa température a donné à ces deux lignées animales un avantage sur leurs homologues de Poiquiloterms, car ils peuvent établir un équilibre thermique dans leurs cellules et dans leurs organes. Cela a conduit aux processus de nutrition, de métabolisme et d'excrétion était plus robuste et efficace.

L'être humain, par exemple, maintient sa température à 37 ° C, dans une plage assez étroite - entre 33,2 et 38,2 ° C. Le maintien de ce paramètre est totalement critique pour la survie de l'espèce et une demi-série de processus physiologiques dans le corps.

Alternance spatiale et temporelle d'endothermie et d'ectothermie

La distinction entre ces quatre catégories devient généralement déroutante lorsque nous examinons les cas d'animaux capables d'alterner entre les catégories, spatialement ou temporairement.

La variation temporaire de la régulation thermique peut être illustrée à des mammifères qui éprouvent des périodes d'hibernation. Ces animaux sont généralement des homeooterms pendant les temps de l'année où ils n'hibernaient pas et pendant l'hibernation, ils ne sont pas en mesure de réguler leur température corporelle.

La variation de l'espace se produit lorsque l'animal régule différentiellement la température dans les régions du corps. Les abejorros et autres insectes peuvent réguler la température de leurs segments thoraciques et ne sont pas en mesure de réguler le reste des régions. Cette condition de régulation différentielle est appelée hétérothermie.

Physiologie de la thermorégulation

Comme tout système, la régulation physiologique de la température corporelle nécessite la présence d'un système afférent, d'un centre de contrôle et d'un système émotionnel.

Le premier système, l'afférent, est responsable de la capture d'informations grâce à des récepteurs cutanés. Par la suite, les informations sont transmises au centre thermorégulateur à travers le sang à travers le sang.

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Dans des conditions normales, les organes du corps qui génèrent de la chaleur sont le cœur et le foie. Lorsque le corps fait un travail physique (exercice), le muscle squelettique est également une structure de production de chaleur.

L'hypothalamus est le centre thermorégulatoire et les tâches sont divisées en perte et gain de chaleur. La zone fonctionnelle pour médier l'entretien de la chaleur est située dans la zone postérieure de l'hypothalamus, tandis que la perte est médiée par la région antérieure. Cet organe fonctionne comme un thermostat.

Le contrôle du système se produit double: positif et négatif, médié par le cortex du cerveau. Les réponses effecteurs sont de type comportemental ou médiées par le système nerveux autonome. Ces deux mécanismes seront étudiés plus tard.

Mécanismes de thermorégulation

Mécanismes physiologiques

Les mécanismes pour réguler la température varient entre le type de stimulus reçu, c'est-à-dire s'il s'agit d'une augmentation ou d'une diminution de la température. Nous allons donc utiliser ce paramètre pour établir une classification des mécanismes:

Régulation pour les températures élevées

Pour atteindre la régulation de la température corporelle contre les stimuli thermiques, le corps doit favoriser sa perte. Il existe plusieurs mécanismes:

Vasodilatation

Chez l'homme, l'une des caractéristiques les plus frappantes de la circulation cutanée est la large gamme de vaisseaux sanguins qu'il possède. La circulation sanguine à travers la peau a la propriété d'une variation considérable en fonction des conditions de l'environnement et de la modification des flux sanguins élevés à bas.

La capacité de vasodilatation est cruciale dans la thermorégulation des individus. Le débit sanguin élevé pendant les périodes d'augmentation de la température permet au corps d'augmenter la transmission de la chaleur, du noyau du corps à la surface de la peau, pour finalement être dissipé.

Lorsque la circulation sanguine augmente, le volume de la peau sanguine augmente à son tour. Ainsi, une plus grande quantité de sang est transférée du noyau du corps à la surface de la peau, où le transfert de chaleur se produit. Le sang, maintenant plus froid, est à nouveau transféré au cœur ou au centre du corps.

Sueur

Avec la vasodilatation, la production de transpiration est cruciale pour la thermorégulation car elle aide à dissiper une chaleur excessive. En fait, la production et l'évaporation postérieure de la sueur sont les principaux mécanismes du corps pour perdre de la chaleur. Ils agissent également pendant l'activité physique.

La sueur est un liquide produit par des glandes de sueur appelées ecrinas, réparties dans tout le corps dans une densité importante.L'évaporation de la sueur parvient à transférer la chaleur du corps vers l'environnement sous forme de vapeur d'eau.

Régulation des basses températures

Contrairement aux mécanismes mentionnés dans la section précédente, dans les situations de température diminuant, le corps doit favoriser la conservation et la production de chaleur comme suit:

Vasoconstriction

Ce système suit la logique opposée décrite dans la vasodilatation, nous ne prolongerons donc pas beaucoup dans l'explication. Le froid stimule la contraction des vaisseaux cutanés, évitant ainsi la dissipation de la chaleur.  

Piloerecion

Vous êtes-vous demandé pourquoi la "peau de poulet" apparaît lorsque nous sommes confrontés à des températures basses? C'est un mécanisme pour éviter la perte de chaleur appelée pionrection. Cependant, comme les humains ont relativement peu de cheveux dans notre corps, il est considéré comme un système un peu efficace et rudimentaire.

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Lorsque l'élévation de chaque cheveux se produit, la couche d'air qui entre en contact avec la peau est augmentée, ce qui diminue la convection de l'air. Cela réduit la perte de chaleur.

Production de chaleur

Le moyen le plus intuitif de contrer la basse température est par production de chaleur. Cela peut se produire de deux manières: par thermogenèse frissonnante et non-sephabile.

Dans le premier cas, le corps produit des contractions musculaires rapides et involontaires (c'est pourquoi vous tremblez) qui conduit à la production de chaleur. La production montrant est coûteuse - énergiquement - donc le corps y recourera si les systèmes susmentionnés ne manqueront pas d'échouer.

Le deuxième mécanisme est dirigé par un tissu appelé graisse brune (ou tissu adipeux brun, en littérature anglaise est généralement résumé sous la chauve-souris acrononique par Tissu adipeux brun).

Ce système est responsable du découplage de la production d'énergie dans le métabolisme: au lieu de former l'ATP, il mène à la production de chaleur. C'est un mécanisme particulièrement important chez les enfants et les mammifères de petite taille, bien que les preuves les plus récentes aient remarqué qu'elle est également pertinente chez les adultes.

Mécanismes éthiques

Les mécanismes éthiques consistent en tous les comportements que les animaux présentent pour réguler leur température. Comme nous l'avons mentionné dans l'exemple des reptiles, les organismes peuvent être placés dans l'environnement de bon augure pour promouvoir ou éviter la perte de chaleur.

Différentes parties du cerveau sont impliquées dans le traitement de cette réponse. Chez l'homme, ces comportements sont efficaces, bien qu'ils ne soient pas finement réglementés comme physiologiques.

Modifications de la thermorégulation

Le corps connaît des changements de température petits et délicats tout au long de la journée, selon certaines variables, telles que le rythme circadien, le cycle hormonal, entre autres aspects physiologiques.

Comme nous l'avons mentionné, l'orchestre à température corporelle.

Les deux extrêmes thermiques - à la fois élevés et faibles - affectent négativement les organismes. Des températures très élevées, supérieures à 42 ° C chez l'homme, affectent très considérablement les protéines, favorisant leur dénaturation. De plus, la synthèse de l'ADN est affectée. Les organes et les neurones sont également endommagés.

De même, des températures inférieures à 27 ° C entraînent une hypothermie sévère. Les changements dans l'activité neuromusculaire, cardiovasculaire et respiratoire ont des conséquences mortelles.

Plusieurs organes sont affectés lorsque la thermorégulation ne fonctionne pas de la bonne manière. Parmi eux, le cœur, le cerveau, le tractus gastro-intestinal, les poumons, les reins et le foie.

Les références

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