LA REGULATION THERMIQUE

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LA REGULATION THERMIQUE

• I Température et Transfert de Chaleur
• II État thermique des Homéothermes et
  Adaptation
• III Thermogenèse ( Régulation chimique)
• IV Contrôle de la Production de Chaleur

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LA REGULATION THERMIQUE

• I Température et Transfert de Chaleur
• 1) Définitions et Généralités

- 2) Les facteurs de variation de la
température corporelle
- 3) les facteurs physiques de transfert de
chaleur entre organismes et milieu
3
- 3) les facteurs physiques de transfert de
chaleur entre organismes et milieu
Qc k A T2 T1 L
Conduction
Convection
Radiation
Qr ? T4
? constante de Stefan-Boltzmann 1,376 . 10-12
(cal sec-1 cm -2 K 4)
Aux T physiologiques léquation peut se
simplifier Qr proportionnel à la différence
de T
4
radiations solaires sur TERRE
1000 K
Intensité
Fer
300 K
?µm
0,5
1
5
10
20
1000
(mm)
Rayons-X
Ultraviolet
Visible
Infrarouge proche
Infrarouge moyen
Infrarouge lointain
Radio ondes
5
- 3) les facteurs physiques de transfert de
chaleur entre organismes et milieu
Qc k A T2 T1 L
Conduction
Convection
Radiation
Qr ? T4
? constante de Stefan-Boltzmann 1,376 . 10-12
(cal sec-1 cm -2 K 4)
Évaporation chaleur latente de vaporisation
580 Cal (0,580 Kcal) à 22 C
Qe A.(Psat- Pamb.)
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LA REGULATION THERMIQUE

• I Température et Transfert de Chaleur
• 1) Définitions et Généralités

- 2) Les facteurs de variation de la
températures corporelles
- 3) les facteurs physiques de transfert de
chaleur entre organismes et milieu
Conduction Convection
Radiation
Évaporation

• 4) Efficacité de ces différents Facteurs
• 5) Équilibre thermique et Régulation

7
Diagramme des pertes et des productions de chaleur
Pertes de Chaleur (calories)
0
10
20
30
40
50
60
70
T du Corps (C)
8
LA REGULATION THERMIQUE

• Régulation physique
• Mécanismes de déperdition de chaleur ou
  thermolyse pour sopposer aux variations de
  température ambiante

• Régulation chimique
• Modification de la production de chaleur ou
  thermogenèse en vue de compenser les pertes

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LA REGULATION THERMIQUE

• I Température et Transfert de Chaleur
• II État thermique des Homéothermes et
  Adaptation
• III Thermogenèse ( Régulation chimique)
• IV Contrôle de la Production de Chaleur

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LA REGULATION THERMIQUE

• II État thermique des Homéothermes et
  adaptation
• 1) Température corporelle et température normale

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(No Transcript)
12
LA REGULATION THERMIQUE

• II État thermique des Homéothermes et
  adaptation
• 1) Température corporelle et température normale
• 2) Température centrale (noyau) et température
  périphérique (enveloppe)

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Sujet à TA
35C
20C
37C
36C
32C
28C
34C
31C
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LA REGULATION THERMIQUE

• II État thermique des Homéothermes et
  adaptation
• 1) Température corporelle et température normale
• 2) Température centrale (noyau) et température
  périphérique (enveloppe)
• 3) Contrôles physiologiques des transferts
  thermiques
• Modifications circulatoires
• Modifications de lhémoconcentration
• Modifications de lévaporation (glandes
  sudoripares et Bradykinine)
• Modifications respiratoires
• Modifications de lisolement thermique et
  réponses comportementales

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Circulation capillaire
Sphincter précapillaire
Artériole
AAV
Vrais capillaires
Veinule
16
LA REGULATION THERMIQUE

• II État thermique des Homéothermes et
  adaptation
• 1) Température corporelle et température normale
• 2) Température centrale (noyau) et température
  périphérique (enveloppe)
• 3) Contrôles physiologiques des transferts
  thermiques
• Modifications circulatoires
• Modifications de lhémoconcentration
• Modifications de lévaporation (glandes
  sudoripares et Bradykinine)
• Modifications respiratoires
• Modifications de lisolement thermique et
  réponses comportementales

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LA REGULATION THERMIQUE

• II Équilibre thermique et Adaptation
• 1) régulation de la T dans le froid
• Qp (perdue) Qm C (TB TA)
• C conductance, TB, T corporelle et TA, T
  ambiante
• 2) régulation de la T dans le chaud

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(No Transcript)
19
Watt-1 perdu Par C m2
1,5
Animaux arctiques Renard blanc Ours polaire
1,0
An. Tempérés Chien, lapin castor
Valeur disolation par la fourrure
phoque
0,5
An. tropicaux
Eau froide
0
20
30
40
50
60
70
80
90
10
Épaisseur de la fourrure
20
Isolation thermique par la couche de graisse
sous cutanée
Eau 0C
Température corporelle
Phoque
20
10
40
Distance à partir de la surface
21
(No Transcript)
22
(No Transcript)
23
Perte de chaleur chez le canard
Kcal/h
16
Production métabolique de chaleur
12
8
Chaleur perdue par les pattes
4
0
C
0
- 6
6
12
18
T ambiante
24
LA REGULATION THERMIQUE

• III Équilibre thermique et Adaptation au
  milieu chez les homéothermes
• 1) régulation de la T dans le froid
• 2) régulation de la T dans le chaud

25
La perte deau par évaporation est
proportionnellement plus grande pour les petits
animaux
de la masse Corporelle / H
26
Fluctuation de la T centrale chez le chameau
27
Naseaux (évaporation)
Sang veineux
Sang artériel
Refroidissement du sang artériel
Refroidissement du sang cérébral chez La Gazelle
Africaine
28
(No Transcript)
29
LA REGULATION THERMIQUE

• III Thermogenèse ou Régulation chimique
• 1) observation du métabolisme versus température
  externe
• 2) origine de la chaleur
• 3) lieu de production de la chaleur
• Frisson thermique thermogenèse de frisson (TF)
  ou Shivering Thermogenesis (ST)
• Thermogenèse sans frisson (TSF) ou Non Shivering
  Thermogenesis (NST)

30
LA REGULATION THERMIQUE

• III Thermogenèse ou Régulation chimique
• 1) équilibre thermique et métabolique vs
  température externe

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T Centrale (du noyau)
Hypothermie
Hyperthermie
METABOLISME
Production thermique
Thermogenèse
Métabolisme de sommet
Thermolyse
28
32
T Ext.
T critique inférieure
T critique supérieure
Neutralité thermique
T létale en hyperthermie
T létale en hypothermie
32
LA REGULATION THERMIQUE

• III Thermogenèse ou Régulation chimique
• 2) origine de la chaleur

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LA REGULATION THERMIQUE

• III Thermogenèse ou Régulation chimique
• 1) équilibre thermique et métabolique vs
  température externe
• 2) origine de la chaleur
• 3) lieu de production de la chaleur
• 4) le tissus adipeux brun (TAB)

34
Rôles relatifs de la TF et de la TSF dans la
production de chaleur
Contribution relative de la production de
chaleur
TF
TSF
Age
35
Rôles relatifs de la TF et de la TSF dans la
production de chaleur
Contribution relative de la production de
chaleur
TSF
TF
Temps dexposition au froid
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LA REGULATION THERMIQUE

• III Thermogenèse ou Régulation chimique
• 1) équilibre thermique et métabolique vs
  température externe
• 2) origine de la chaleur
• 3) lieu de production de la chaleur
• 4) le tissus adipeux brun (TAB)

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Hypothalamus
Récepteurs thermiques
cerveau
Vaisseaux sanguins
Graisse brune péri-carotide
Neurone sensitif
Colonne vertébrale
Graisse brune interscapulaire
Cœur
adipocyte
Neurone sensitif
Neurones sympathiques
Graisse brune
38
Rôle du tissu adipeux brun dans la production de
chaleur au cours de lexposition au froid chez le
lapereau
Température de lenvironnement
35 C
25 C
Dioxygène de lair respiré
21
21
5
T TAB
39
T
37
T centrale
35
X 3
Cons. O2
39
Adipocyte Blanc
Sang
Glucose
Triglycérides
Acides Gras Libres
Lipoprotéine Lipase
Acetyls
aGP
Acides Gras Libres
Triglycérides
Sang
Glycérol
Acides Gras Libres
40
(No Transcript)
41
Hypothalamus
Noradrénaline
Membrane plasmique
Récepteur b
ADN
AMPC
Lipase
Lipolyse
ARNm
PD
Ac. Gras Libres
activation
Mitochondrie
insertion
Membrane interne
Matrice
Protéine découplante
Oxydation
H
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LA REGULATION THERMIQUE

• III Thermogenèse ou Régulation chimique
• 1) observation du métabolisme vs tempér. externe
• 2) origine de la chaleur
• 3) lieu de production de la chaleur
• 4) le tissus adipeux brun (TAB)
• Contrôle neuro-hormonal du TAB
• Lipolyse du TAB contrôlé par le SN sympathique
• Glucagon et hormones hypophysaires augmentent
  lactivité des lipases
• La leptine produite par les adipocytes régule la
  masse adipeuse

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LA REGULATION THERMIQUE

• I Température et Transfert de Chaleur
• II État thermique des Homéothermes
• III Thermogenèse ( Régulation chimique)
• IV Contrôle de la Production de Chaleur

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LA REGULATION THERMIQUE

• IV Contrôle de la Production de Chaleur
• Contrôle hormonal
• Adrénaline décharge par la médullo-surrénale au
  froid
• Vasoconstriction cutanée
• Augmentation des oxydations
• Transformation du glycogène en glucose
• Augmentation de la lipolyse du tissu adipeux
• Axe hypothalamo-hypophysaire
• CRF (corticolibérine) ? sécrétion dACTH?
  gluco-corticoïdes par le Cortex Surrénalien
  néoglucogenèse et renforcement thermogenèse
• Thyroïde sécrétion (T3) augmente au froid,
  Déclenché par hormone hypophysaire(TSH) sous
  contrôle hypothalamus (TRH) rôle dans
  ladaptation au froid
• GRH (somatolibérine) ? hormone somatotrope ?
  néoglucogenèse
• AHD (vasopressine) ? diurèse et hémoconcentration
• Contrôle nerveux

45
Hypothalamus
TRH thyrolibérine ou RH de TSH
Post-hypophyse
ADH
Anté-hypophyse
Libéré dans la circulation
TSH (thyrotropine)
hypophyse
Thyroïde
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LA REGULATION THERMIQUE

• IV Contrôle de la Production de Chaleur
• Contrôle hormonal
• Contrôle nerveux
• SN autonome innervation médullo-surrénale, VC,
  piloérection, lipolyse
• SN central rôle dans le frisson thermique
• Rôle de lhypothalamus

47
Mécanisme du frisson hypothèse
Hypothalamus
Tronc cérébral
Peau
muscle
Afférences cutanées
Oscillateur spinal
Loscillateur spinal est déclenché par le froid
périphérique (cutané) ou central (hypothalamus
post. tronc cérébral). Le rythme doscillation
est modifié par les afférences proprioceptives.
Il y a aussi une thermosensibilité propre de la
moelle.
48
(No Transcript)
49
Rôle de lhypothalamus

• Lésions hypothalamus ant. (noyau préoptique
  supraoptique)
• affecte la lutte contre le chaud (ADH)
• Lésions hypothalamus postérieur
• Affecte la lutte contre le froid

50
Rôle de lhypothalamus

• Expériences de stimulation ? réponses
  thermorégulatrices
• Stimulation régions préoptiques ? réponses de
  thermolyse même si animal en ambiance froide
• Stim. autres régions ? réponses de thermogenèse.
• Expériences denregistrement unitaire des
  neurones du noyau pré-optique hypothalamique
  existence de neurones sensibles au chaud ou
  sensibles au froid

51
Activité de neurones hypothalamiques (région
préoptique) véritable détecteur de chaleur
Action directe ou par voie synaptique
Nombre de Pot. daction /sec
100
hamster
50
cobaye
0
5
10
15
20
25
30
35
40
C
Température hypothalamique
52
Décharge de récepteurs cutanés au chaud et au
froid
Fréquence Infl./s.
Récept. Au Froid
6
Récept. Au Chaud
4
2
40
20
T cutanée C
53
Réponse dynamique des thermorécepteurs cutanés
Fréquence Infl./s.
réponses caractéristiques des récepteurs au
froid
Temps

T C
-
54
Sensibilité centrale vs sensibilité superficielle

• Représentation punctiforme des sensibilités au
  chaud et au froid
• Projection par les grandes voies de la
  sensibilité
• Réponses statiques
• Réponses dynamiques d? / dt
• La sensibilité périphérique superficielle est
  prépondérante dans les réponses au froid
• La sensibilité centrale domine dans les réactions
  au chaud

55
Les voies de projections sensorielles
CORTEX
Sensoriel
Latéral
THALAMUS
N.Cuneatus
Médian
N.Gracilis
Tronc cérébral
Moelle épinière
56
Les voies de projections sensorielles
CORTEX
Sensoriel
Latéral
THALAMUS
Médian
N.Cuneatus
N.Gracilis
Tronc cérébral
Moelle épinière
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Rôle de lhypothalamus

• Lhypothalamus contrôle de nombreuses fonctions
  intervenant dans les processus thermorégulateur
• Système cardiovasculaire
• La respiration
• Le tonus musculaire
• Le métabolisme
• La libération des hormones
• La sueur
• La piloérection
• Comportement thermorégulateur

58
Récepteurs au froid
Afférences cutanées
Récepteurs au chaud
Polypnée
P


Vc
Vasoconstriction cutanée

Frisson
F


Ant
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LA REGULATION THERMIQUE

• V Vue densemble

60
Noyau
SNC hypothalamus
peau
Vx cutanés
Viscères
Appareil Pilo-érecteur
Glandes sudoripares
Muscles squelettiques
ventilation