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Biologie pour les majors II

Chaque système organique remplit des fonctions spécifiques pour le corps, et chaque système organique est généralement étudié indépendamment. Cependant, les systèmes d’organes travaillent également ensemble pour aider le corps à maintenir l’homéostasie.

Niveaux d’eau

Par exemple, les systèmes cardiovasculaire, urinaire et lymphatique aident tous le corps à contrôler l’équilibre hydrique. Les systèmes cardiovasculaire et lymphatique transportent les fluides dans tout le corps et aident à détecter les niveaux de solutés et d’eau et à réguler la pression. Si le niveau d’eau est trop élevé, le système urinaire produit une urine plus diluée (urine à forte teneur en eau) pour aider à éliminer l’excès d’eau. Si le niveau d’eau devient trop bas, une urine plus concentrée est produite afin de conserver l’eau.

Températures internes

De même, les systèmes cardiovasculaire, tégumentaire (peau et structures associées), respiratoire et musculaire travaillent ensemble pour aider le corps à maintenir une température interne stable. Si la température du corps s’élève, les vaisseaux sanguins de la peau se dilatent, permettant à davantage de sang de circuler près de la surface de la peau. Cela permet à la chaleur de se dissiper à travers la peau et dans l’air environnant. La peau peut également produire de la sueur si le corps a trop chaud ; lorsque la sueur s’évapore, elle contribue à refroidir le corps. Une respiration rapide peut également aider le corps à éliminer l’excès de chaleur. Ensemble, ces réponses à l’augmentation de la température corporelle expliquent pourquoi vous transpirez, halètez et devenez rouge au visage lorsque vous faites de l’exercice. (Une forte respiration pendant l’exercice est également un moyen pour le corps d’apporter plus d’oxygène à vos muscles et de se débarrasser du dioxyde de carbone supplémentaire produit par les muscles.)

À l’inverse, si votre corps est trop froid, les vaisseaux sanguins de la peau se contractent et le flux sanguin vers les extrémités (bras et jambes) ralentit. Les muscles se contractent et se détendent rapidement, ce qui génère de la chaleur pour vous réchauffer. Les poils de votre peau se dressent, ce qui a pour effet d’emprisonner davantage d’air, qui est un bon isolant, près de votre peau. Ces réactions à la baisse de la température corporelle expliquent pourquoi vous frissonnez, avez la « chair de poule » et avez des extrémités froides et pâles lorsque vous avez froid.

Étude de cas : Les fièvres

Alors, que se passe-t-il lorsque vous avez de la fièvre ? Cela signifie-t-il que votre corps est incapable de maintenir son homéostasie, de la même manière que votre maison deviendra trop chaude si votre climatiseur est en panne ?

Dans les cas extrêmes, une fièvre peut être une urgence médicale ; mais la fièvre est une réponse physiologique adaptative de notre corps à certains agents infectieux. Certaines substances chimiques appelées pyrogènes vont déclencher votre hypothalamus pour déplacer le point de consigne vers une valeur plus élevée. C’est un peu comme si vous programmiez le thermostat de votre maison à une température plus élevée pour économiser de l’énergie les jours de grande chaleur, lorsque vous ne serez pas à la maison pendant la journée. Ces pyrogènes peuvent provenir de micro-organismes qui vous infectent, ou ils peuvent être produits par les cellules de votre corps en réponse à une infection quelconque.

Practice Questions

  1. A mesure que le niveau de pyrogènes augmente dans votre sang, et que le point de consigne se réinitialise plus haut, les chimiorécepteurs qui stimulent maintenant l’hypothalamus répondent à ________ comme variable, plutôt que les thermorécepteurs qui répondent à la température du corps comme variable.
    1. température
    2. pyrogènes
    3. fréquence cardiaque
    4. pression sanguine
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    L’option b est correcte. L’augmentation des produits chimiques pyrogènes dans le sang stimule les récepteurs qui réinitialisent la limite supérieure de température pour une réponse fébrile. La température est la variable de la régulation normale de la température corporelle, mais pas dans ce scénario. Le sang transporte la substance chimique qui stimule la réaction fébrile, mais la fréquence cardiaque ne stimulera pas directement ce récepteur. Le sang transporte le produit chimique qui stimule la réponse fébrile, mais la pression sanguine ne stimulera pas directement ce récepteur.

  2. Le centre de contrôle est le _________.
    1. muscle squelettique
    2. glandes sudoripares
    3. vaisseaux sanguins
    4. hypothalamus
    Afficher la réponse

    La réponse d est correcte. L’hypothalamus est le centre de contrôle à la fois de l’homéostasie de la température corporelle normale et de la réponse fébrile. Les muscles squelettiques, les glandes sudoripares et les vaisseaux sanguins sont tous des effecteurs.

  3. Parce que le point de consigne a été augmenté, vous avez maintenant froid même si vous avez ce qui devrait normalement être une température corporelle dans la plage saine. Cela produit les « frissons » que vous ressentez lorsque vous avez de la fièvre. En réponse, l’hypothalumus va travailler pour augmenter la température corporelle. Quelle réponse fera cela ?
    1. L’hypothalamus stimulera les glandes sudoripares et la dilatation des vaisseaux sanguins comme effecteurs pour refroidir le corps.
    2. L’hypothalamus stimulera les muscles squelettiques pour frissonner et la constriction des vaisseaux sanguins.
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    L’option b est correcte. Cela augmenterait la température du corps. L’option a diminuerait la température du corps.

Bien que les preuves ne soient qu’indirectes, on pense que la fièvre renforce la réponse immunitaire du corps. L’augmentation de la température peut en fait entraver la réplication des bactéries et des virus infectieux qui sont adaptés pour survivre au mieux dans la plage de température homéostatique normale de votre corps. Cela peut donner à vos cellules immunitaires une chance de détruire les micro-organismes avant qu’ils ne puissent se multiplier rapidement et se propager dans l’organisme. Il existe également certaines preuves indirectes que l’augmentation de la température corporelle modifie légèrement plusieurs réactions métaboliques d’une manière qui permet également au système immunitaire de fonctionner plus efficacement.

Practice Questions

  1. Une fois que le nouveau point de consigne plus élevé est atteint, les thermorécepteurs stimulent le _________ comme centre de contrôle.
    1. muscle squelettique
    2. glandes sudoripares
    3. vaisseaux sanguins
    4. hypothalamus
    Afficher la réponse

    L’option d est correcte. L’hypothalamus est le centre de contrôle à la fois de l’homéostasie de la température corporelle normale et de la réponse fébrile. Les muscles, les glandes sudoripares et les vaisseaux sanguins sont des effecteurs ; ils ne servent pas de centre de contrôle.

  2. En réponse, les glandes sudoripares et les vaisseaux sanguins (effecteurs) sont stimulés pour _________.
    1. sécher la sueur pour l’évaporation et dilater les vaisseaux pour augmenter la perte de chaleur du sang près de la surface de la peau.
    2. frémir pour créer de la chaleur et resserrer les vaisseaux pour conserver la chaleur en éloignant le sang de la surface de la peau.
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    L’option a est correcte. Cela refroidira le corps. L’option b réchaufferait le corps.

Malheureusement, pendant certaines infections, les niveaux de pyrogènes arrivent par « vagues ». Cela ajuste votre point de consigne de température de haut en bas. Quand le taux de pyrogène baisse, vous avez l’autre partie de l’expérience de la fièvre : « les sueurs et les bouffées de chaleur. Tant que les niveaux de pyrogènes continuent d’augmenter et de diminuer, vous aurez l’impression de vous balancer d’avant en arrière.

Question pratique

  1. Une fois que le niveau de pyrogènes est réduit parce que l’infection est sous contrôle, le ________ (centre de contrôle) réinitialisera le point de consigne plus élevé à la normale.
    1. Autresmorecepteurs
    2. Chemorecepteurs
    3. hypothalamus
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    L’option c est correcte. L’hypothalamus est toujours le centre de contrôle qui répond à un stimulus provenant d’un certain type de récepteur. Les thermorécepteurs et les chimiorécepteurs stimulent le centre de contrôle en réponse à un changement de la variable qu’ils surveillent, dans ce cas la température corporelle.

Votre corps continuera à osciller entre les limites supérieures et inférieures normales de température du corps, mais parce qu’il est maintenant dans votre plage de température « normale », vous ne remarquerez probablement même pas que votre corps est toujours au travail, maintenant l’homéostasie de cette variable.

Question pratique

  1. Les patients ont souvent de la fièvre après une opération. Lequel des éléments suivants ne serait pas une cause raisonnable d’une telle réaction ?
    1. Le traumatisme des tissus dû à l’opération a stimulé les cellules du corps à libérer des pyrogènes.
    2. Malgré les précautions, certaines bactéries ont infecté la personne pendant l’opération.
    3. L’opération a endommagé les thermorécepteurs
    4. Les médicaments postopératoires ont eu un impact sur le système immunitaire, provoquant la libération de pyrogènes.
    Afficher la réponse

    L’option c est correcte. Les thermorécepteurs sont situés dans tout le corps, il est donc peu probable qu’une opération endommage directement tous les récepteurs. Toutes les autres options pourraient être une cause de fièvre post-opératoire.

Homéostasie des ions

Les fonctions corporelles telles que la régulation du rythme cardiaque, la contraction des muscles, l’activation des enzymes et la communication cellulaire nécessitent des niveaux de calcium étroitement régulés. Normalement, nous recevons beaucoup de calcium de notre alimentation. L’intestin grêle absorbe le calcium des aliments digérés.

Le système endocrinien est le centre de contrôle de la régulation de l’homéostasie du calcium sanguin. Les glandes parathyroïde et thyroïde contiennent des récepteurs qui réagissent aux niveaux de calcium dans le sang. Dans ce système de rétroaction, le taux de calcium sanguin est la variable, car il change en réponse à l’environnement. Les changements du taux de calcium sanguin ont les effets suivants :

  • Lorsque le calcium sanguin est faible, la glande parathyroïde sécrète l’hormone parathyroïdienne. Cette hormone fait réagir les organes effecteurs (les reins et les os) pour augmenter le taux de calcium. Les reins empêchent le calcium d’être excrété dans l’urine. Les ostéoclastes dans les os réabsorbent le tissu osseux et libèrent le calcium.
  • Lorsque le taux de calcium sanguin est élevé, la glande thyroïde libère de la calcitonine. La calcitonine amène les reins à réabsorber moins de calcium dans le filtrat, ce qui permet d’éliminer l’excès de calcium de l’organisme dans l’urine. La calcitonine supprime également la formation de vitamine D active dans les reins ; sans vitamine D, l’intestin grêle n’absorbe pas autant de calcium alimentaire. Les ostéoblastes, stimulés par la calcitonine, utilisent le calcium présent dans le sang pour s’ajouter au tissu osseux.

Questions pratiques

Sur la base de la description ci-dessus de l’homéostasie du calcium, essayez de répondre à ces questions :

  1. Qu’est-ce que la variable ?
  2. Qu’est-ce que le récepteur ?
  3. Qu’est-ce que le centre de contrôle ?
  4. Qu’est-ce que l’effecteur ?
  1. urine
  2. système endocrinien
  3. hormone parathyroïdienne ou calcitonine
  4. niveaux de calcium
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Voici la boucle de rétroaction complétée :

Afficher les réponses

  1. L’option d est correcte : le calcium est la variable. Des niveaux de calcium appropriés sont importants pour de nombreuses fonctions corporelles.
  2. L’option b est correcte : le système endocrinien est le récepteur. Le système endocrinien régule beaucoup de choses.
  3. L’option b est correcte : le système endocrinien est le centre de contrôle. Le système endocrinien peut à la fois détecter et moduler les niveaux de calcium. L’hormone parathyroïdienne et la calcitonine est l’effecteur.
  4. L’option c est correcte : l’hormone parathyroïdienne et la calcitonine sont les effecteurs ; ils modifient la fonction des reins et des os pour maintenir l’homéostasie du calcium.

Un déséquilibre du calcium dans le sang peut entraîner des maladies, voire la mort. L’hypocalcémie désigne un faible taux de calcium dans le sang. Les signes d’hypocalcémie comprennent des spasmes musculaires et des dysfonctionnements cardiaques. L’hypercalcémie se produit lorsque le taux de calcium sanguin est supérieur à la normale. L’hypercalcémie peut également provoquer des dysfonctionnements cardiaques ainsi qu’une faiblesse musculaire et des calculs rénaux.

Question pratique

Quel(s) problème(s) est/sont associé(s) au dysfonctionnement de l’homéostasie calcique ?

  1. Maladie cardiaque
  2. Maladie osseuse
  3. les deux
  4. aucun
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L’option c est correcte. Le cœur est souvent affecté par de grandes variations de calcium à court terme, et les os sont souvent affectés par de petites variations de calcium à long terme. Un dysfonctionnement de l’homéostasie du calcium peut également affecter la fonction musculaire et peut entraîner la formation de calculs rénaux.

Voyez cette vidéo pour une autre discussion sur l’homéostasie et les systèmes d’organes:

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