Objectifs

• Définir le milieu intérieur et l'homéostasie.
• Décrire une boucle de régulation : capteur, centre de commande, effecteur, rétroaction négative.
• Expliquer trois exemples : la température du corps, le sucre dans le sang (glycémie) et l'eau.
• Comprendre ce qui se passe quand la régulation est débordée (fièvre, coup de chaleur, diabète, déshydratation).

1. Le milieu intérieur et l'homéostasie

Nos cellules baignent dans un liquide : le sang, la lymphe et le liquide entre les cellules. Le médecin français Claude Bernard (XIXe siècle) a appelé cet ensemble le milieu intérieur. Pour que les cellules fonctionnent, ce milieu doit rester dans des limites précises.

L'homéostasie (mot proposé par le physiologiste américain Walter Cannon en 1926, du grec « semblable » et « stable ») est la capacité d'un organisme à maintenir son milieu intérieur stable malgré les changements extérieurs.

Quelques valeurs surveillées en permanence chez l'être humain :

• la température centrale : environ \(37\ ^{\circ}\text{C}\) ;
• la glycémie (sucre dans le sang) à jeun : entre environ \(0{,}70\) et \(1{,}10\ \text{g/L}\) (repères de l'Organisation mondiale de la santé) ;
• la quantité d'eau et de sels du corps ;
• l'acidité du sang : un pH entre \(7{,}35\) et \(7{,}45\) ;
• les quantités de dioxygène \(\ce{O2}\) et de dioxyde de carbone \(\ce{CO2}\) dans le sang.

2. La boucle de régulation

Toute régulation suit le même schéma, appelé boucle de régulation :

1. une valeur de consigne : la valeur normale visée (par exemple \(37\ ^{\circ}\text{C}\)) ;
2. des capteurs (récepteurs) qui mesurent en permanence la valeur réelle ;
3. un centre de commande (souvent dans le cerveau, ou une glande) qui compare la valeur mesurée à la consigne ;
4. des effecteurs (muscles, glandes, organes) qui agissent pour corriger l'écart ;
5. une rétroaction négative : la correction va dans le sens contraire de l'écart, puis s'arrête quand la valeur est revenue à la normale.

Voir le retour à l'équilibre

La courbe montre la température du corps (en °C) en fonction du temps (en minutes) après une perturbation. Le curseur a règle la force de la perturbation, le curseur k la rapidité de la régulation. Mets k à 0 : que se passe-t-il si le corps ne régule plus ?

Avec \(k > 0\), les oscillations se réduisent et la courbe revient vers la droite \(y = 37\) : c'est la régulation. Avec \(k = 0\), les écarts ne diminuent jamais : sans homéostasie, le déséquilibre persiste.

3. Exemple : la température du corps

L'être humain est homéotherme : il garde sa température centrale proche de \(37\ ^{\circ}\text{C}\). Le centre de commande se trouve dans une petite zone du cerveau, l'hypothalamus, qui agit comme un thermostat.

• S'il fait trop chaud : les vaisseaux de la peau se dilatent (la peau rougit et perd de la chaleur) et l'on transpire ; l'évaporation de la sueur refroidit la peau.
• S'il fait trop froid : les vaisseaux de la peau se resserrent (la chaleur reste au centre du corps), les muscles frissonnent pour produire de la chaleur, les poils se dressent (chair de poule).
• On régule aussi par le comportement : se mettre à l'ombre, boire, se couvrir.

Exemple résolu : la fièvre

Awa a le paludisme. Sa température monte à \(39{,}5\ ^{\circ}\text{C}\) et elle frissonne alors qu'elle est déjà chaude. Pourquoi ? Cherche d'abord.

4. Exemple : le sucre dans le sang (glycémie)

Le glucose est le « carburant » des cellules, surtout du cerveau. Sa concentration dans le sang est réglée par le pancréas, qui joue à la fois le rôle de capteur et de centre de commande, grâce à deux hormones (messagers chimiques transportés par le sang) :

• l'insuline fait baisser la glycémie : elle fait entrer le glucose dans les cellules et le fait stocker dans le foie et les muscles ;
• le glucagon fait monter la glycémie : il fait libérer par le foie le glucose mis en réserve.

flowchart LR
  A[Repas glycemie haute] --> B[Pancreas libere insuline]
  B --> C[Foie et muscles stockent le glucose]
  C --> D[Glycemie normale]
  E[Jeune glycemie basse] --> F[Pancreas libere glucagon]
  F --> G[Foie libere du glucose]
  G --> D

Exemple résolu : lire une analyse

Le matin à jeun, la glycémie de Fatou est de \(0{,}9\ \text{g/L}\) ; celle de son oncle est de \(1{,}4\ \text{g/L}\), et une deuxième analyse un autre jour donne aussi plus de \(1{,}26\ \text{g/L}\). Qu'en conclure ? Cherche d'abord.

5. Exemple : l'eau du corps

Le corps doit garder un équilibre entre l'eau qui entre et l'eau qui sort :

• Entrées : boissons, eau des aliments, eau produite par les cellules.
• Sorties : urine, sueur, respiration (vapeur d'eau), selles.

Quand on manque d'eau, le cerveau déclenche la soif et libère une hormone (l'hormone antidiurétique) qui demande aux reins de garder l'eau : l'urine devient moins abondante et plus foncée. Quand on a beaucoup bu, les reins éliminent davantage d'eau.

Exemple résolu : faire le bilan d'une journée

Dans cet exercice, on suppose qu'en une journée Mariam perd \(1{,}2\ \text{L}\) d'eau par l'urine, \(1{,}0\ \text{L}\) par la sueur, \(0{,}4\ \text{L}\) par la respiration et \(0{,}1\ \text{L}\) par les selles. Les aliments lui apportent \(0{,}7\ \text{L}\) et ses cellules produisent \(0{,}3\ \text{L}\). Combien doit-elle boire pour être à l'équilibre ? Cherche d'abord.

6. Une exception : la rétroaction positive

Parfois, le corps a besoin d'amplifier un phénomène jusqu'à un résultat final : c'est la rétroaction positive. Pendant l'accouchement, les contractions de l'utérus déclenchent la libération d'une hormone, l'ocytocine, qui renforce les contractions… jusqu'à la naissance du bébé. La coagulation du sang lors d'une blessure fonctionne aussi en s'amplifiant jusqu'à former le caillot. Ces boucles s'arrêtent une fois le but atteint : elles ne servent pas à maintenir l'équilibre.

Erreurs fréquentes

• Croire que les valeurs sont parfaitement fixes : elles oscillent légèrement autour de la consigne.
• Confondre insuline (fait baisser la glycémie) et glucagon (la fait monter).
• Penser que « rétroaction négative » veut dire « effet mauvais » : cela veut dire « effet qui s'oppose à l'écart ».
• Croire que la fièvre est une panne du thermostat : c'est un changement de consigne.

Récapitulatif

• L'homéostasie maintient stable le milieu intérieur (température, glycémie, eau, pH, gaz du sang).
• Une régulation suit une boucle : consigne, capteurs, centre de commande, effecteurs, rétroaction négative.
• Température : hypothalamus ; sueur et vasodilatation pour refroidir, frissons et vasoconstriction pour réchauffer.
• Glycémie : pancréas ; insuline (baisse) et glucagon (hausse) ; le diabète est une panne de cette régulation.
• Eau : soif et reins ; entrées d'eau = sorties d'eau.

Cartes mémo