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5 – Physiologie : Les mécanismes de régulation

Les mécanismes de régulation

Les éléments du mécanisme homéostatique

La régulation d’un paramètre, appelé variable biologique, entre des limites physiologiques nécessite plusieurs acteurs : un capteur, qui mesure la valeur d’un paramètre physique (comme la température) ou chimique (comme la glycémie) ; un centre de contrôle qui analyse les don- nées transmises par le capteur, les compare à la valeur de référence ou au point de consigne, et détermine la réaction à mettre en œuvre ; et un effecteur qui agit pour amener la variable régulée au plus près de la valeur de référence par des mécanismes de compensation.

 

La régulation peut être nerveuse ou hormonale

Il faut un système de communication rapide et efficace entre les différents acteurs. Dans certains cas, capteur, centre régulateur et effecteur sont anatomiquement très proches, et la régulation se fait grâce à des signaux intracellulaires. Par exemple, lors d’une contraction musculaire répétée, la baisse des stocks de molécules énergétiques stimule le transport de glucose du sang vers la cellule en activité. Dans d’autres cas, la communication afférente (du capteur vers le centre) et efférente (du centre vers l’effecteur) se fait sur des distances importantes. Dans ce cas, le message est véhiculé par le système nerveux ou hormonal. C’est le cas de la thermorégulation : les capteurs situés dans la peau informent par voie nerveuse le centre localisé dans l’hypothalamus, une structure du système nerveux central, qui à son tour envoie un ordre aux vaisseaux sanguins cutanés par voie hormonale pour induire leur constriction ou leur dilatation.

L’hypothalamus, grand centre de régulation : L’hypothalamus est au carrefour du système nerveux et hormonal, et il reçoit de nombreuses informations de l’ensemble du corps. De ce fait, il peut assurer la régulation de la température, de la faim (équilibre énergétique), de la soif (équilibre hydrique), de la pression artérielle, du sommeil, de la reproduction…

 

Notion de régulation

La régulation peut se faire par compensation (rétroaction négative), par ampli cation (rétroaction positive) ou par anticipation (régulation prédictive).

Rétroaction négative ou compensation

Le plus souvent, une variation d’un paramètre biologique met en jeu un système de rétroaction (ou feedback) négative, dans le but de s’opposer à la variation observée et de faire revenir la valeur au plus proche du point de consigne. C’est le principe du thermostat : la baisse de température de la pièce sous le point de consigne entraîne la mise en route de la chaudière. En physiologie, le système effecteur correspond à un homéostat. Il peut être assimilé à un régulateur en constance. La plupart des régulations hormonales sont soumises à des mécanismes de rétroaction négative. L’exemple classique est celui de la régulation de la glycémie.

Rétroaction positive ou amplification

Dans des cas plus rares, il peut arriver que l’effecteur ampli e les variations de la variable régulée. On a alors un système de rétroaction positive, qui s’apparente à un régulateur en tendance. Il ne s’agit plus de revenir à une valeur de référence, mais d’accroître le déséquilibre. En réalité, malgré les apparences, il s’agit bien d’un mécanisme homéostatique, mais le point de consigne est modifié. Ainsi, le système va évoluer en s’éloignant de la valeur de référence initiale, pour se rapprocher d’une nouvelle valeur. Quand celle-ci sera atteinte, le système reviendra à une régulation en constance, a n de maintenir le paramètre au plus près de cette valeur. Ces mécanismes de rétroaction positive n’ont pas pour but de créer un déséquilibre, mais de créer les conditions d’un nouvel équilibre.

Exemple : Un exemple de rétroaction positive Lors de l’accouchement, la pression exercée par le bébé sur le col utérin provoque la libération d’ocytocine par l’hypothalamus, qui renforce l’activité du muscle utérin et accroît donc la pression. Cette boucle s’interrompt à la délivrance, quand la pression revient naturellement à sa valeur initiale.

Anticipation ou régulation prédictive

Il arrive qu’une réponse adaptative se mette en place avant même que la variable n’ait changé. Pour reprendre l’exemple de la glycémie, l’organisme sécrète de l’insuline avant que le taux de glucose dans le sang n’ait varié. Cette sécrétion anticipée d’insuline met en jeu des réponses nerveuses à des stimulations visuelles, olfactives, et gustatives induites par la seule présentation d’un repas. On parle de régulation prédictive.

 

Principe de la boucle de régulation.

Exemple de la thermorégulation.