THERMORÉGULATION, biologie

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La température corporelle des homéothermes et sa régulation

La température corporelle n'est pas uniforme

La chaleur produite par le métabolisme cellulaire doit être transportée à la surface du corps pour pouvoir se dissiper vers l'extérieur, qui est en général à une température inférieure à celle du corps. La température de la surface du corps est donc inférieure à celle du centre, et cela permet le transfert de chaleur. En d'autres termes, la température du corps n'est pas uniforme. La production de chaleur par les tissus n'est pas davantage homogène, car certains organes (cœur, cerveau, viscères) en produisent bien plus que les autres, en particulier chez l'individu au repos. Nous pouvons donc, en première approximation, considérer le corps comme étant formé d'un noyau, dans lequel la plus grande partie de la production de chaleur prend place, et d'une enveloppe, qui comprend la peau et les muscles, et qui produit seulement une faible partie de la chaleur. Cela ne vaut que pour l'animal au repos. Lors d'un exercice musculaire, la situation est très différente, car le métabolisme augmente par un facteur 10, voire davantage. Cette augmentation correspond au fonctionnement des muscles (y compris les muscles respiratoires).

Isothermes de l'enveloppe de l'homme

Dessin : Isothermes de l'enveloppe de l'homme

Représentation schématique des isothermes de l'enveloppe de l'homme lors de l'exposition au froid ou à une température plus confortable (d'après : J. Aschoff et R. Wever, « Naturwissenschaften », 1958). 

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La température centrale de l'homme et des autres homéothermes montre des fluctuations journalières régulières de 1 à 2 0C. Les animaux diurnes montrent un maximum le jour et un minimum la nuit, les animaux nocturnes montrent des variations inverses. Ces cycles journaliers ont une origine endogène, et ils persistent pendant plusieurs semaines, même si l'animal est maintenu en éclairement continu. La température corporelle moyenne diffère entre les groupes de mammifères et d'oiseaux. Elle est, en particulier, nettement plus basse chez les monotrèmes et les autres groupes d'homéothermes « primitifs ».

La balance thermique des homéothermes

Le métabolisme énergétique d'un homéotherme varie avec la température ambiante : il reste constant dans une zone plus ou moins large (zone de neutralité thermique) et devient plus élevé en deçà de cette zone (mise en jeu d'une thermogenèse régulatrice) et au-delà de cette zone (mise en jeu d'une thermolyse accrue).

Thermogenèse des homéothermes

Dessin : Thermogenèse des homéothermes

Thermogenèse des homéothermes en fonction de la température du milieu (d'après Giaja, « Homéothermie et thermorégulation. I. L'Homéothermie », Paris, 1938). 

Crédits : Encyclopædia Universalis France

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La régulation thermique au froid

Pour maintenir une température constante, un animal doit maintenir un état stationnaire, où la production de chaleur métabolique est égale aux pertes par conduction, convection, rayonnement et évaporation. Pour les températures relativement basses, l'évaporation correspond presque exclusivement aux pertes pulmonaires, qui ne représentent qu'un faible pourcentage du total. Il est possible de les négliger et d'écrire que Htot = Q = c ( (TC − TA), où Htot représente la chaleur produite par la thermogenèse de l'animal au repos (métabolisme basal), Q la chaleur perdue (thermolyse) et c un coefficient de conductance. Quand un animal change de milieu pour un milieu de température différente, il peut jouer sur l'un ou plusieurs des trois termes TC, c et Htot. Si nous ne considérons que le cas d'homéothermes, TC est constante (sauf en cas d'hibernation). Il ne reste donc que deux termes sur lesquels jouer, la production de chaleur Htot et la conductance c.

Métabolisme des mammifères lors de températures élevées

Dessin : Métabolisme des mammifères lors de températures élevées

En dessous d'une température critique, le métabolisme des mammifères augmente de façon linéaire lorsque la température de l'air diminue, selon Htot = Q = c. (TC-TA). Toutes ces droites coupent l'axe des abscisses à une même valeur (TA = TC = 37-38 °C). Ce phénomène est... 

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Augmentation de la production de chaleur (Htot)

L'augmentation de la production de chaleur peut prendre trois voies : des exercices musculaires volontaires, des tremblements involontaires des muscles (frissons thermiques) et une thermogenèse dans des tissus non musculaires. Les muscles ayant un rendement faible, une grande partie (> 80 p. 100) de l'énergie chimique qu'ils consomment est transformée en chaleur. Le travail musculaire produit donc une grande quantité de chaleur. Les frissons thermiques correspondent à des contractions simultanées de muscles antagonistes, qui se traduisent par des mouvements de faible amplitude. C'est un phénomène que chacun a pu expérimenter, de même que le recours à des exercices musculaires volontaires. Le cas le mieux connu de thermogenèse non musculaire correspond à celle qui s'effectue dans le tissu adipeux brun. Celui-ci est particulièrement important chez le nourrisson, qui ne possède pas encore les mécanismes du frisson thermique. Le tissu adipeux brun est également abondant chez les espèces qui hibernent, comme la marmotte, mais, en revanche, il est très réduit chez les adultes des espèces non [...]

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Température corporelle et variation du métabolisme

Température corporelle et variation du métabolisme
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Isothermes de l'enveloppe de l'homme

Isothermes de l'enveloppe de l'homme
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Pertes par rayonnement, conduction et évaporation

Pertes par rayonnement, conduction et évaporation
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Thermogenèse des homéothermes

Thermogenèse des homéothermes
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Pour citer l’article

René LAFONT, « THERMORÉGULATION, biologie », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 18 mai 2022. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/thermoregulation-biologie/