1. L’équilibre thermique Température corporelle et environnement thermique





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La thermorégulation

Introduction

  • La température corporelle est une variable physiologique essentielle car la vie organique dépend des réactions au cours desquelles l'énergie chimique est transformée en chaleur et que la vitesse de ces réactions dépend de la température.

  • Pour cette raison, le maintien d'une température corporelle relativement constante est une nécessité pour le fonctionnement optimal du cerveau complexe des mammifères et des oiseaux. Ces animaux ont développé un dispositif de régulation de la chaleur qui leur permet de maintenir dans les conditions normales leur température centrale dans des limites de variation qui n'excèdent pas ± 2°C



Sommaire

1. L’équilibre thermique 2

1.1. Température corporelle et environnement thermique 2

1.1.1. Température centrale : 2

1.1.2. Homéothermie et hétérothermie: 4

1.1.3. Le système isolant corporel 5

1.2. Thermogenèse, thermolyse et température ambiante 5

1.2.1. La thermogenèse 6

1.2.2. La thermolyse : 7

1.2.3. La zone de neutralité thermique: 8

2. Réponses physiologiques aux variations de la température ambiante 11

2.1. Lutte contre le froid 11

2.1.1. Limitation de la thermolyse 11

2.1.2. Augmentation de la thermogenèse 15

2. 2. Lutte contre la chaleur 16

2.2.1. Facilitation de la thermolyse sensible 16

Redistribution au niveau de la peau : 16

Redistribution sanguine au niveau des membres : 16

Cas particulier du cerveau : 17

Cas particulier du testicule : 18

2.2.2. Augmentation des pertes insensibles 19

La sudation 20

La polypnée thermique : 23

Thermolyse insensible d’origine comportementale : 24

2.2.3. Réduction de la thermogenèse 25

Réduction de la thermogenèse endogène 25

Réduction de la thermogenèse exogène 26

3. Mécanismes de régulation de la température corporelle 27

3.1. Les bases neuronales de la thermosensibilité 27

3.1.1. La thermosensibilité du système nerveux central 27

3.1.2. Les thermorécepteurs périphériques 29

3.2. Coordination des réponses thermorégulatrices 30

3.2.1. Modèle de Hammel 30

3.2.2. Les réponses thermorégulatrices 32

3.3. Mécanismes de l’hyperthermie 32

3.3.1. La fièvre 33

3.3.2. Le coup de chaleur 34



1. L’équilibre thermique

1.1. Température corporelle et environnement thermique

1.1.1. Température centrale :



Pour comprendre l’équilibre thermique, il faut un vocabulaire. Pour cela, je vais définir certaines notions :

Par définition, on appelle :

  • Température ambiante, la température radiante pour un régime de convection libre et un degré hygrométrique de 50%.

La température centrale, qui fait l’objet des mécanismes de contrôle, est le niveau moyen de l'énergie thermique de l'organisme. Elle est exprimée en degré Celsius (°C) et se repère à l'aide d'instruments étalonnés (thermomètre, thermocouple, thermistance).

Dans la pratique vétérinaire, l’évaluation de la température centrale est l’acte technique le plus courant et tout vétérinaire doit connaître ses caractéristiques.

Il faut savoir que l’organisme se décompose du point de vue de la thermorégulation en deux zones, le noyau et l’enveloppe (l’écorce) :

  • Le noyau est la zone de production de chaleur . Il est constitué des organes perfusés par le sang artériel dont la température est maintenue constante. Il représente environ 80% de la masse corporelle. Chez l’homme, la température centrale varie de 36,5 à 37 C°

  • Le reste de la masse corporelle constitue l’enveloppe qui correspond au système isolant corporel et qui inclue la peau, les tissus cutanés et la graisse des tissus sous-cutanés.. On admet que la température de l’écorce est celle du revêtement cutané sus jacent. Pour simplifier on admet que la température de la peau est la même en tout point Tcut. Elle varie avec la température extérieure 33C° à 25 C°, 35 C° à 34 C°. La chaleur produite par le noyau s’écoule à travers l’écorce La température de la peau doit toujours permettre le transfert de chaleur du noyau à la périphérie. La peau est le lieu de dissipation de la chaleur vers l’extérieur qui va dépendre du gradient de température entre la température de l’enveloppe et la température ambiante.

Chez les ruminants, la température intra-ruminale est supérieure à la température rectale en raison de l'extra-chaleur produite par les micro-organismes du rumen.

La température rectale (10cm de l'anus) est très voisine de la température centrale. Comme il existe un gradient de température dans le rectum, il est important d'insérer le thermomètre à une profondeur constante). Le tableau 1 donne les températures rectales normales des animaux domestiques et le rang des variations physiologiques. Un vétérinaire doit connaître la température rectale moyenne et ses fluctuations physiologiques. La température rectale peut varier avec

  • L’espèce

  • L'âge : la température est plus élevée en raison de la production de chaleur liée à la croissance

  • Le stade physiologique : la progestérone produite par le corps jaune a une action hyperthermiante

  • Le niveau de production, au cours le la lactation, la température d’une vache forte productrice de lait (40-50Kg/j) peut atteindre 39.5-40°C)

  • Et selon un rythme journalier.




Animal

Valeur moyenne (°C)

Rang

Etalon

37.6

37.2-38.1

Jument

37.8

37.3-38;2

Poulain (quelques jours)

39.3




Chameau

37.5

34.2-40.7

Vache à viande

38.3

36.7-39.1

Vache laitière

38.6

38.0-39.3

Mouton

39.1

38.3-39.9

Chèvre

39.1

38.5-39.7

Porc

39.2

38.7-39.8

Chien

38.9

37.9-39.9

Chat

38.6

38.1-39.2

Lapin

39.5

38.6-40.1

Poulet

41.7

40.6-43.0


Tableau 1: Température rectale chez les animaux domestiques (d'après Duke’s physiology of domestic animals)
Variations diurnes de la température

Chez les animaux diurnes, la température maximale est observée en début d’après-midi alors que la température minimale est observée le matin. Ce rythme est inversé chez les animaux nocturnes. Ainsi, chez le chien, la réalisation de mesures standardisées des paramètres physiologiques a mis en évidence, chez cette espèce, un rythme nycthéméral de la température corporelle. Ces rythmes ont été reproduits chez le chien privé de nourriture pendant 60h (figure 1).



Figure 1 : Evolution temporelle de la température rectale d’un chien représentatif qui a reçu sa ration à 10h00 chaque jour (triangle). Les mesures ont été réalisées toutes les 3h. Les barres horizontales blanches et noires indiquent les durées respectives des phases de lumière et d’obscurité (d’après Piccione et al., 2005. J Vet Med A 52 :377).
L’amplitude du rythme circadien de la température est variable selon les espèces. Chez la brebis, des mesures de température par radiotélémétrie ont montré que les variations diurnes de la température sont de l’ordre de 1°C et qu’elle ne présente pas de variation saisonnière.

1.1.2. Homéothermie et hétérothermie:


Les espèces homéothermes ont une température corporelle constante. Bien entendu, nous allons nous intéresser aux espèces endohoméothermes (mammifères, oiseaux) qui ont développé un dispositif de régulation de la chaleur qui leur permet de maintenir dans les conditions normales leur température centrale dans des limites de variation qui n'excèdent pas ± 2°C. Chez les espèces exohoméothermes, la constance de la température centrale est due à un habitat à température constante (ex:parasites du tube digestif). Les espèces homéothermes peuvent exercer leurs activités usuelles dans un rang important de variation de la température externe.

Les espèces hétérothermes dont la température centrale varie directement avec celle de l'environnement ont une activité dépendante de la température externe. Ces espèces n’ont pas les moyens énergétiques d’assurer la thermorégulation. Elles n’ont pas la capacité de production de chaleur nécessaire pour compenser les pertes dans des conditions extérieures variables. Par contre, elles ont des stratégies comportementales qui vont leur permettre de maintenir la température comme on voit ici, le lézard qui s’expose au soleil. L’autonomie énergétique est un avantage distinctif des mammifères et oiseaux.

1.1.3. Le système isolant corporel


La peau, les tissus cutanés et la graisse des tissus sous-cutanés sont des systèmes isolants corporels. La graisse est particulièrement importante car sa conductance de la chaleur correspond à un tiers de la conductance des autres tissus. En l’absence d’un écoulement sanguin depuis l’organe interne chauffé vers la peau, les propriétés isolantes du corps d’un homme (mâle) correspondent à environ ¾ de celles d’un ensemble de vêtements usuel. Chez l’homme, le degré d’isolation dépend de l’épaisseur du tissu gras sous cutané.

Chez les animaux, 2 systèmes d’isolants sont systématiquement mis en œuvre par les endohoméothermes, la fourrure ou le plumage et la graisse sous-cutanée. La graisse peut être accumulée en épaisseurs considérables, notamment chez les animaux des régions froides. Ainsi, chez le phoque, la graisse sous cutanée représente 58% de la surface de section totale. Elle facilite par ailleurs la thermorégulation par rapport à la fourrure ou au plumage ; le sang peut en effet amener ici les calories à l’extérieur de la couche graisseuse. C’est également un isolant mieux adapté que la fourrure ou le plumage pour des animaux aquatiques. Fourrures et plumages sont isolants dans la mesure où ils retiennent une couche plus ou moins importante d’air. Ces isolants présentent sur la graisse l’avantage de la légèreté et d’un réglage d’épaisseur rapide par le contrôle d’érection de la pilosité. Nous verrons que ce réglage est un moyen important de lutte contre le froid L’acquisition de ces couches isolantes est un élément essentiel dans l’apparition de l’homéothermie.
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