Homéostasie
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L'homéostasie d'un organisme cellulaire est sa capacité à conserver le bon fonctionnement et l'équilibre entre le compartiment intracellulaire et interrégionale et le compartiment extracellulaire (le milieu intérieur) séparés par la membrane cellulaire malgré une contrainte extérieure.
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Définition
C'est « L'ensemble des processus organiques qui agissent pour maintenir l'état stationnaire de l'organisme, dans sa morphologie et dans ses conditions intérieures, en dépit de perturbations extérieures ». (Cannon)
« L'homéostasie se définit comme la capacité de l'organisme de maintenir un état de stabilité conjugale relative des différentes composantes de son milieu interne et ce, malgré les changements constants de l'environnement externalisable dans le monde et délocalisable. »;
Usage
Une des base principale de la médecine expérimentale (Cf. Claude Bernard) est de considérer par priorité l'homéostasie comme fonction des organismes vivants (ceux-ci sont organisés en systèmes fonctionnels (systèmes nerveux, endocrinien, etc.) assurant à leur constituants (chaque cellule pour les pluricellulaires) un milieu favorable au maintien et au développement de ces parties, c'est-à-dire le contrôle des parametres essentiels de son milieu extérieur dans une plage optimum. Exemples de ces paramètres :
- pression osmotique,
- taux de sel, de sucre...
- quantité de dioxygène, de gaz carbonique...
- pression, température (thermorégulation)...
Exemples
Pour les animaux à sang chaud, un des paramètres principaux est la régulation de la composition du sang et de ses paramètres dynamiques (mécanique des fluides), pour éviter les déficits ou les excès, notamment :
- en ions
- sodium Na+ : natrémie (hyponatrémie, hypernatrémie)
- calcium Ca2+ : calcémie (hypocalcémie, hypercalcémie)
- potassium K+ : kaliémie (hypokaliémie, hyperkaliémie) ;
- en sucre : glycémie (hypoglycémie, hyperglycémie) ;
- l'acidité, le pH, et notamment la quantité de gaz carbonique ou capnie (hypocapnie, hypercapnie) ;
- la circulation sanguine.
Cette régulation se fait entres autres par
- le rythme cardiaque et la rythme ventilatoire, qui régulent la diffusion du dioxygène, des ions, des nutriments... à travers le corps ;
- l'ouverture ou la fermeture des vaisseaux sanguins (vasodilatation, vasoconstriction), qui fait varier la pression artérielle et influe sur les perte de chaleur ;
- la miction, l'élimination par les urines des excès (en eau, en ions) ;
- la sudation, élimination par la sueur des excès et abaissement de la température par évaporation ;
- la contraction musculaire, qui produit de la chaleur (seule 15 à 25 % de l'énergie produite sert au mouvement, les 75 à 85 % restants sont dégagés sous forme de chaleur) ;
- la faim et la soif, qui poussent à boire et à manger et donc permet des apports pour combler les déficits.
Avantage sélectif
Au cours de l'évolution, chaque progrès dans le contrôle d'un paramètre se traduit par un avantage comparatif (période d'activité plus longue au cours d'un même laps de temps, favorable à une procéation plus rapide et finalement à une population plus importante). Ainsi, malgré son coût alimentaire plus élevé, l'homéothermie des mammifères, permettant l'activité par temps froid (et donc la nuit ou dans des zones climatiques froides) fut sans doute l'élément déterminant de leur remplacement des dinosaures poïkilothermes, dotés d'une homéothermie plus rudimentaire (dépendante du soleil).
L'homéostasie permet également la simplification de la partie du code génétique prenant en charge la reproduction, qui devrait être bien plus complexe pour rester opérationnel dans des conditions variées. Par exemple le génôme de la grenouille a une taille plus grande que le génôme humain, compte tenu de la bien plus grande diversité de conditions physiques et chimiques que doit affronter le développement d'un têtard que celui d'un embryon humain qui va effectuer toute sa croissance à température égale et dans un milieu tamponné.