Homéostasie

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L’homéostasie ou l’homéostasie est la propriété d’un système ouvert, en particulier les organismes vivants, de réguler son environnement interne de manière à maintenir un état stable, au moyen de multiples ajustements dynamiques de l’équilibre contrôlés par des mécanismes de régulation interdépendants.

Le terme a été inventé en 1932 par Walter Cannon à partir de deux mots grecs (rester le même).

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Aperçu

Le terme est le plus souvent utilisé dans le sens d’homéostasie biologique. homéo- semblable ou identique. Les organismes multicellulaires ont besoin d’un environnement interne homéostatique pour vivre ; de nombreux écologistes pensent que ce principe s’applique également à l’environnement externe. Ils s’opposent au changement pour maintenir l’équilibre. Si le système ne parvient pas à rétablir son équilibre, cela peut finalement conduire le système à cesser de fonctionner.

Les systèmes complexes, comme le corps humain, doivent être homéostatiques pour maintenir leur stabilité et survivre. Ces systèmes ne doivent pas seulement endurer pour survivre, ils doivent s’adapter et évoluer aux modifications de l’environnement.

Propriétés de l’homéostasie

Les systèmes homéostatiques présentent plusieurs propriétés :

• Ils sont ultrastables ;
• Toute leur organisation, interne, structurelle et fonctionnelle, contribue au maintien de l’équilibre
• Ils sont imprévisibles (l’effet résultant d’une action précise a souvent l’effet inverse de celui attendu).

Les principaux exemples d’homéostasie chez les mammifères sont les suivants :

• La régulation des quantités d’eau et de minéraux dans le corps. C’est ce qu’on appelle l’osmorégulation. Cela se produit dans les reins.
• L’élimination des déchets métaboliques. C’est ce qu’on appelle l’excrétion. Cela se fait par les organes excréteurs tels que les reins et les poumons.
• La régulation de la température du corps. Ceci est principalement fait par la peau.
• La régulation du taux de glucose dans le sang. Celle-ci est principalement assurée par le foie et l’insuline sécrétée par le pancréas.

Mécanismes de l’homéostasie : rétroaction

Article principal : Rétroaction

Lorsqu’un changement de variable se produit, il existe deux principaux types de rétroaction auxquels le système réagit :

• La rétroaction négative est une réaction dans laquelle le système répond de manière à inverser la direction du changement. Comme cela tend à maintenir les choses constantes, cela permet le maintien de l’homéostasie. Par exemple, lorsque la concentration de dioxyde de carbone dans le corps humain augmente, les poumons reçoivent le signal d’augmenter leur activité et d’expulser plus de dioxyde de carbone.
• Dans la rétroaction positive, la réponse consiste à amplifier le changement de la variable. Cela a un effet déstabilisant, et n’aboutit donc pas à l’homéostasie. La rétroaction positive est moins courante dans les systèmes naturels que la rétroaction négative, mais elle a ses applications. Par exemple, dans les nerfs, un potentiel électrique seuil déclenche la génération d’un potentiel d’action beaucoup plus important. (Voir aussi points de levier.)

Homéostasie écologique

Dans l’hypothèse Gaïa, James Lovelock a déclaré que la totalité de la masse de matière vivante sur Terre (ou toute planète avec de la vie) fonctionne comme un vaste organisme qui modifie activement sa planète pour produire l’environnement qui convient à ses besoins. Dans cette optique, la planète entière maintient l’homéostasie. La question de savoir si ce type de système est présent sur Terre reste ouverte. Cependant, certains mécanismes homéostatiques relativement simples sont généralement admis. Par exemple, lorsque les niveaux de dioxyde de carbone atmosphérique augmentent, les plantes peuvent mieux pousser et donc éliminer davantage de dioxyde de carbone de l’atmosphère. Lorsque la lumière du soleil est abondante et que la température atmosphérique grimpe, le phytoplancton des eaux de surface de l’océan prospère et produit davantage de sulfure de diméthyle, le DMS. Les molécules de DMS agissent comme des noyaux de condensation des nuages qui produisent davantage de nuages et augmentent ainsi l’albédo atmosphérique et abaissent la température de l’atmosphère.

Homéostasie biologique

L’homéostasie est l’une des caractéristiques fondamentales des êtres vivants. Elle consiste à maintenir le milieu interne dans des limites tolérables.

Le milieu interne du corps d’un organisme vivant comporte des fluides corporels chez les animaux multicellulaires. Les fluides corporels comprennent le plasma sanguin, le fluide tissulaire et le fluide intracellulaire. Le maintien d’un état d’équilibre dans ces fluides est essentiel aux êtres vivants car son absence nuit au matériel génétique.

Pour tout paramètre, un organisme peut être un conformateur ou un régulateur. Les régulateurs essaient de maintenir le paramètre à un niveau constant, indépendamment de ce qui se passe dans son environnement. Les conformateurs permettent à l’environnement de déterminer le paramètre. Par exemple, les animaux endothermiques maintiennent une température corporelle constante, alors que les animaux ectothermiques présentent de grandes variations de température corporelle.

Cela ne veut pas dire que les conformateurs ne peuvent pas avoir des adaptations comportementales qui leur permettent d’exercer un certain contrôle sur le paramètre en question. Par exemple, les reptiles s’assoient souvent sur des rochers chauffés par le soleil le matin pour augmenter leur température corporelle.

Un avantage de la régulation homéostatique est qu’elle permet à l’organisme de fonctionner plus efficacement. Par exemple, les ectothermes ont tendance à devenir léthargiques à basse température, alors que les endothermes sont toujours aussi actifs. D’autre part, la régulation nécessite de l’énergie. L’une des raisons pour lesquelles les serpents sont capables de ne manger qu’une fois par semaine est qu’ils utilisent beaucoup moins d’énergie pour maintenir l’homéostasie.

L’homéostasie dans le corps humain

Toutes sortes de facteurs affectent l’aptitude des fluides du corps humain à maintenir la vie ; il s’agit de propriétés comme la température, la salinité et l’acidité, et les concentrations de nutriments comme le glucose, divers ions, l’oxygène et les déchets, comme le dioxyde de carbone et l’urée. Puisque ces propriétés affectent les réactions chimiques qui maintiennent les corps en vie, il existe des mécanismes physiologiques intégrés pour les maintenir à des niveaux souhaitables.

Il convient toutefois de noter que l’homéostasie n’est pas la raison de ces ajustements inconscients continus. L’homéostasie doit être considérée comme une caractérisation générale de nombreux processus normaux de concert, et non comme leur cause proximale en soi. De plus, il existe de nombreux phénomènes biologiques qui ne se conforment pas à ce modèle, comme l’anabolisme.

Autres domaines

Le terme a fini par être utilisé dans d’autres domaines également.

Un actuaire peut faire référence à « l’homéostasie du risque », où (par exemple) les personnes qui ont des freins antiblocage n’ont pas un meilleur bilan de sécurité que celles qui n’ont pas de freins antiblocage, parce qu’elles compensent inconsciemment le véhicule plus sûr par des habitudes de conduite moins sûres.

Les sociologues et les psychologues peuvent parler d' »homéostasie du stress », la tendance d’une population ou d’un individu à rester à un certain niveau de stress, en générant souvent des stress artificiels si le niveau de stress « naturel » n’est pas suffisant.

Exemples

• Régulation thermique:
  • Les muscles squelettiques peuvent frissonner pour produire de la chaleur si la température du corps est trop basse.
  • La thermogenèse sans frisson implique la décomposition des graisses pour produire de la chaleur.
  • La transpiration refroidit le corps grâce à l’évaporation.
• Régulation chimique
  • Le pancréas produit de l’insuline et du glucagon pour contrôler la concentration de sucre dans le sang.
  • Les poumons absorbent de l’oxygène et rejettent du dioxyde de carbone.
  • Les reins éliminent l’urée et ajustent les concentrations d’eau et d’une grande variété d’ions.

La plupart de ces organes sont contrôlés par des hormones sécrétées par l’hypophyse, qui est elle-même dirigée par l’hypothalamus.

Voir aussi

• Acclimatation
• Rythme biologique
• Métabolisme
• Apoptose
• Vieillissement
• Equilibre
• Auto-organisation
• Cybernétique

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