La thermorégulation est un système intégré de mécanismes biologiques, responsables du maintien d'une température interne quasi constante quelles que soient les conditions climatiques extérieures à l'organisme.Ces mécanismes - particulièrement efficaces chez les oiseaux et les mammifères (tous des animaux homéothermes), moins chez les poissons, les amphibiens et les reptiles ( animaux poïkilothermes) - comprennent les processus de production, espace de rangement Et dispersion de chaleur.
Étant donné que le sujet obèse ne mange souvent pas anormalement par rapport à d'autres individus de poids normal, qui mangent parfois encore plus, on peut supposer qu'à activité physique égale, les altérations des processus de thermorégulation peuvent conduire à une consommation d'énergie réduite, avec accumulation de l'excès d'énergie sous forme de graisse.Les sujets minces, contrairement aux obèses, seraient donc mieux à même de disposer de l'excès de nourriture (voir tissu adipeux brun) sous forme de chaleur.
La thermorégulation peut être avant tout volontaire ou involontaire. Dans le premier cas, c'est l'animal lui-même qui met volontairement en branle des stratégies comportementales adéquates, comme la recherche d'une tanière à l'abri des éléments ou la migration vers les endroits les plus adaptés au maintien de sa propre température corporelle.
Même des réponses thermorégulatrices involontaires peuvent être évoquées par l'exposition à des environnements froids ou chauds.Dans tous les cas, elles impliquent l'intervention du centre de thermorégulation hypothalamique, capable de capter et de traiter les signaux provenant des thermorécepteurs cutanés et centraux (situés dans le cerveau, la colonne vertébrale cordon et organes centraux), coordonnant la réponse physiologique la plus adaptée au maintien de la température corporelle.
Thermorégulation en milieu froid
Les adaptations thermorégulatrices au froid ont pour but de conserver et/ou de produire de la chaleur.
La capacité d'un organisme à produire de la chaleur est appelée thermogenèse ; il est en grande partie obligatoire et lié aux processus physiologiques et métaboliques responsables du mouvement, de la digestion, de l'absorption et du traitement des nutriments introduits avec l'alimentation.
Les mammifères ont la capacité d'augmenter la production de chaleur (thermogenèse facultative), que cela implique ou non le mécanisme de frisson. Dans le premier cas on parle de thermogenèse frissonnante. Ce mécanisme conduit à la production de chaleur par une contraction rythmique et isométrique du tissu musculaire, non destinée au mouvement. L'alternance de contractions et de relaxation entraîne un tremblement caractéristique appelé frisson, qui apparaît lorsque la température corporelle a tendance à baisser « sensiblement ». Le frisson génère une quantité de chaleur jusqu'à 6 à 8 fois supérieure à celle produite par le muscle au repos. Typiquement , il se produit uniquement lorsque la vasoconstriction maximale (voir ci-dessous) n'a pas permis de maintenir la température corporelle.
La thermogenèse sans frisson, également appelée thermogenèse chimique, implique la production de chaleur par le biais de réactions biochimiques exothermiques (génératrices de chaleur). Ces réactions se produisent dans des organes particuliers, tels que le tissu adipeux brun (TAB), le foie et les muscles.
Le tissu adipeux brun, typique des animaux hibernant et rare chez l'homme (plus important chez le nourrisson), est ainsi défini pour la pigmentation brune caractéristique (visible à l'œil nu) donnée par les caroténoïdes présents au niveau mitochondrial.Ces centres énergétiques du brun cellule adipeuse se distinguent pour une autre caractéristique, la présence de la protéine mitochondriale UCP1. Cette protéine, située au niveau de la membrane mitochondriale, a la particularité de découpler la phosphorylation oxydative, favorisant ainsi la production de chaleur au détriment de la formation de Molécules d'ATP. , le tissu adipeux brun a pour but de brûler les nutriments (principalement les graisses) afin d'augmenter la production de chaleur. L'activation du tissu adipeux brun, stimulée par le froid, est principalement liée à la libération de noradrénaline et à son interaction avec les récepteurs β3, mais aussi garantis par des mécanismes endocriniens tels que la libération de T3 e T4 de la thyroïde. Les plus gros dépôts de tissu adipeux brun sont enregistrés dans la zone interscapulaire, périaortique et périrénale ; à ces niveaux, ils sont situés à proximité des vaisseaux sanguins, vers lesquels ils libèrent de la chaleur afin qu'elle soit transportée avec le flux sanguin vers les zones périphériques du corps.
On pense actuellement que le foie participe également à la thermorégulation, augmentant son activité métabolique - entraînant la production de chaleur - lorsque le corps humain est exposé à de basses températures. Une autre découverte récente a été la découverte d'isoformes de la protéine UCP1 dans le muscle, ce qui suggère un rôle thermogénétique présumé d'origine métabolique (en plus de la capacité de produire de la chaleur par des frissons).Enfin, "l'exposition aux basses températures augmente" l'activité cardiaque, nécessaire pour soutenir les demandes métaboliques des tissus actifs dans ces circonstances (comme le BAT) et pour augmenter le transport de la chaleur qui y est produite dans tous les quartiers anatomiques. En plus de garantir tout cela, l'augmentation de l'activité cardiaque est en elle-même capable de produisant une quantité de chaleur non négligeable.
Le contrôle des déperditions thermiques est régi par les lois physiques de la conduction, de la convection, du rayonnement et de l'évaporation.
CONDUCTION : transfert de chaleur entre deux objets à des températures différentes, en contact l'un avec l'autre à travers une surface.
RAYONNEMENT ou RAYONNEMENT : transfert de chaleur entre deux objets à des températures différentes, qui ne sont PAS en contact. La perte ou l'acquisition de chaleur se produit sous forme de rayonnement avec des longueurs d'onde dans le domaine visible ou infrarouge ; pour être clair, c'est la même manière par laquelle le soleil chauffe la terre à travers l'espace. constitue plus de la moitié de la quantité de chaleur perdue par le corps humain.
CONVECTION : transfert de chaleur d'un corps vers une source qui le traverse (courants d'air ou d'eau). Le mouvement de l'eau ou de l'air froid à travers la peau plus chaude provoque l'élimination continue de la chaleur.
EVAPORATION : transfert de chaleur par passage de l'état liquide à l'état gazeux des fluides perdus par sudation, pertes insensibles par la peau et les voies respiratoires.
La réduction de la dispersion de la chaleur dans l'environnement passe essentiellement par le confinement du flux sanguin cutané (vasoconstriction) et la piloérection (chez les animaux à fourrure, entre la peau chaude et l'environnement froid, un coussin d'air est créé qui agit comme un isolant thermique) .
L'augmentation de l'appétit, quant à elle, augmente la production de chaleur grâce aux mécanismes thermogénétiques induits par l'alimentation, et soutient les demandes énergétiques des organes thermogénétiques.
Thermorégulation en ambiance chaude
Pendant le séjour dans des environnements chauds, l'organisme réagit à travers une série de mécanismes thermodispersifs, à bien des égards contraires à ceux qui viennent d'être illustrés, de plus, il y a la suspension des processus métaboliques sous-jacents à la thermogenèse facultative. Parmi ceux-ci, nous rappelons la vasodilatation cutanée et l'augmentation de la sudation, de la fréquence et de la profondeur du souffle (polypnée), autant de processus qui visent à augmenter la dispersion de la chaleur par évaporation. Dans ces circonstances, l'appétit et la fréquence cardiaque diminuent également, en réponse à une demande plus faible en oxygène par les organes thermogénétiques.
Parmi les processus d'adaptation à long terme, il est également possible d'apprécier une diminution de la sécrétion hypophysaire de l'hormone thyréotrope, avec un ralentissement conséquent du métabolisme, donc de la production de chaleur.
Comme mentionné dans le chapitre précédent, le processus de vasoconstriction est largement contrôlé par le système nerveux sympathique. Le muscle lisse des sphincters et des artérioles précapillaires reçoit des informations des neurones sympathiques postganglionnaires (adrénergiques). Si la température profonde baisse (exposition au froid), l'hypothalamus active sélectivement ces neurones, qui par la libération de noradrénaline déterminent la contraction du muscle lisse artériolaire, réduisant le flux sanguin cutané.Cette réponse thermorégulatrice maintient le sang plus chaud vers les organes internes. . , minimisant le flux sanguin sur la surface de la peau rendue froide par les intempéries. Alors que la vasoconstriction est un processus actif, la vasodilatation est un processus principalement passif, qui dépend de la suspension de l'activité vasoconstrictrice en inhibant l'activité sympathique. Si ce processus est typique de des extrémités du corps, dans d'autres parties du corps, la vasodilatation est favorisée par des neurones spécialisés qui sécrètent de l'acétylcholine.Des cas particuliers sont également représentés par la dilatation locale de certains districts vasculaires suite à la libération de monoxyde d'azote (NO), ou d'autres substances paracrines vasodilatatrices.
Dans le cadre de la thermorégulation, le débit sanguin cutané varie de valeurs proches de zéro, lorsqu'il est nécessaire de conserver la chaleur, jusqu'à près de 1/3 du débit cardiaque lorsque la chaleur doit être libérée dans l'environnement.
