Homéostasie

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En biologie et en systémique, l’homéostasie est un phénomène par lequel un facteur clé (par exemple, température) est maintenu autour d'une valeur bénéfique pour le système considéré, grâce à un processus de régulation. Des exemples typiques d'homéostasie sont : la température d'une pièce grâce à un thermostat, la température du corps d'un animal homéotherme, le taux de sucre sanguin, le degré d'acidité d'un mileu, la pression interne d'un milieu... Plus globalement, on désigne aussi par homéostasie la capacité globale d'un système à maintenir tout un ensemble de tels facteurs clés, notamment chez un organisme vivant.

Opérant comme un système de régulation, l’homéostasie requiert un capteur (naturel ou artificiel) qui mesure le facteur réel, un actionneur capable d'agir sur sa valeur, et entre les deux un processus d'ajustement permettant de faire varier l'activité de l'actionneur en fonction de la valeur mesurée. En automatisme, il s'agit d'un centre de contrôle quelconque (thermostat, variateur de vitesse...) ; dans un organisme, une multitude de phénomènes existent qui jouent le même rôle de principe. Par exemple, pour la régulation du taux de sucre sanguin, toute une cascade de processus biochimiques impliquant plusieurs hormones participe à cet ajustement.

Initialement défini par Claude Bernard^[1] le terme homéostasie provient du grec ὅμοιος, hómoios, « similaire », et στάσις (ἡ), stásis, « stabilité, action de se tenir debout ». La notion s'est ensuite révélée utile à l’étude de toutes sortes d'organismes et systèmes en biologie, sociologie, politique, automatismes, et plus généralement dans les sciences des systèmes. L’idée d’homéostasie fut aussi abondamment utilisée par William Ross Ashby, l'un des pères de la cybernétique, qui en a donné une illustration purement physique par la construction d'un « homéostat » composé d'éléments mobiles qui retrouvent leur position de stabilité après avoir été perturbés. Dans les neurosciences, l'homéostasie joue un rôle clé dans une théorie spéculative de la conscience et du sentiment d'unité du Soi^[2].

Régulation

• Le système nerveux autonome ainsi que le système endocrinien, jouent un rôle incontournable dans le maintien de l'homéostasie. Ce sont les seuls capables de détecter et de corriger les anomalies de composition du milieu intérieur.

Exemples

Pour les animaux homéothermes (appelés aujourd'hui préférentiellement endothermes), un des paramètres principaux de l'homéostasie 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) ;
• l'osmolarité ;
• la circulation sanguine ;
• la température (hypothermie, hyperthermie) : homéothermie.

Cette régulation se fait entre autres par

1. le rythme cardiaque et le rythme ventilatoire, qui régulent la diffusion du dioxygène, des ions, des nutriments... à travers le corps ;
2. l'ouverture ou la fermeture des vaisseaux sanguins (vasodilatation, vasoconstriction), qui fait varier la pression artérielle et influe sur les pertes de chaleur ;
3. la miction, l'élimination par les urines des excès (en eau, en ions) ;
4. la sudation, élimination par la sueur des excès et abaissement de la température par évaporation ;
5. 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 permettent des apports pour combler les déficits. L'intégration de tels paramètres dont on sait qu'ils sont très sensibles à des facteurs psychologiques, incline à élargir la notion d'homéostasie pour y inclure par exemple le maintien d'un poids corporel stable. La pathologie de cette stabilité invite à envisager la notion de "degrés" dans l'homéostasie. Cette notion concernera dès lors aussi bien l'humeur (via la stabilité homéostatique des neuromédiateurs) que tous les autres paramètres évoqués (stabilité de la régulation de la tension artérielle, du pouls, du rythme respiratoire, etc.).

Notes et références

Voir aussi

Dérèglements de l’homéostasie :

• Cachexie
• Cachexie cancéreuse

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