La thermorgulation

1
La thermorégulation

• V. Gayrard
• Physiologie
• E.N.V.T.

2
Introduction

• Température corporelle variable physiologique
  essentielle
• Nécessité du maintien de la température
  corporelle
• Lutte contre les variations de la température
  ambiante

3
La thermorégulation

• 1. Léquilibre thermique
• 1.1. Température centrale et environnement
  thermique
• 1.2. Thermogenèse, thermolyse et température
  ambiante
• 2. Réponses physiologiques aux variations de la
  température ambiante
• 2.1. Lutte contre le froid
• 2.2. Lutte contre la chaleur
• 3. Mécanismes de régulation de la température
  corporelle
• 3.1. Les bases neuronales de la thermosensibilité
• 3.2. Coordination des réponses thermorégulatrices
• 3.3. Les mécanismes de lhyperthermie

4
1.1. Température centrale et environnement
thermique

• Température ambiante
• Température radiante
• Température centrale
• Niveau moyen de lénergie thermique
• Degrés Celsius
• Gradient thermique
• Température rectale

Enveloppe
Noyau
5
1.1. Température centrale et environnement
thermique
6
1.1. Température centrale et environnement
thermique

• Variations diurnes de la température

J Vet Med A 2005, 52 377
7
1.1. Température centrale et environnement
thermique
Température centrale Relativement constante
HOMEOTHERMES - Endohoméothermes mammifères,
oiseaux - Exohoméothermes
Température centrale Dépendante du
milieu ambiant HETEROTHERMES
8
1.1. Température centrale et environnement
thermique

• Le système isolant corporel
• Peau, tissus cutanés et graisse sous-cutanée
• Fourrure
• Plumage

9
1.2. Thermogenèse, thermolyse et température
ambiante

• Equilibre thermique

Température centrale
PRODUCTION DE CHALEUR
PERTES DE CHALEUR
THERMOLYSE
THERMOGENESE
Unités joule (J), watt (W) avec 1W1J/s, calorie
(1cal 4.18J)
10
1.2. Thermogenèse, thermolyse et température
ambiante

• La thermogenèse
• Quantité de chaleur libérée au cours des
  réactions chimiques
• M16.17 VO2 5.021 VCO2 2.167 VCH4 (eq 1)
• M20.46 VO2 (eq2)
• Calorimétrie indirecte VO2, VCO2 et
  VCH4(ruminants) avec M en KJ, et les volumes en l
• M16.74 P0.75 (eq 3)
• M en KJ/24h, P en kg

C6H12O6 8 O2 CO2 6 H2O DH
11
1.2. Thermogenèse, thermolyse et température
ambiante

• Thermogenèse de base Production thermique
  minimale

12
1.2. Thermogenèse, thermolyse et température
ambiante

• Thermogenèse facultative

13
1.2. Thermogenèse, thermolyse et température
ambiante

• Thermolyse

Qconduction k1(Tenveloppe-Tambiante)
Conduction vers lair
Evaporation
Radiation
Convection
Pertes insensibles
Pertes sensibles
14
1.2. Thermogenèse, thermolyse et température
ambiante
15
1.2. Thermogenèse, thermolyse et température
ambiante

• Zone de neutralité thermique et températures
  critiques

16
La thermorégulation

• 1. Léquilibre thermique
• 1.1. Température centrale et environnement
  thermique
• 1.2. Thermogenèse, thermolyse et température
  ambiante
• 2. Réponses physiologiques aux variations de la
  température ambiante
• 2.1. Lutte contre le froid
• 2.2. Lutte contre la chaleur
• 3. Mécanismes de régulation de la température
  corporelle
• 3.1. Les bases neuronales de la thermosensibilité
• 3.2. Coordination des réponses thermorégulatrices
• 3.3. Les mécanismes de lhyperthermie

17
2. Réponses physiologiques aux variations de la
température ambiante

• 2.1. Lutte contre le froid
• Limitation de la thermolyse
• Adaptations physiologiques
• Adaptations anatomiques
• Adaptations comportementales
• Augmentation de la thermogenèse

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2.1. Lutte contre le froid

• Limitation de la thermolyse adaptation
  physiologique
• Pertes par évaporation deau sont minimales et
  constantes
• Contrôle de lapport de calories aux surfaces
  déchange
• Réduction du débit sanguin
• Redistribution sanguine au niveau des membres et
  de la peau

19
2.1. Lutte contre le froid

• Réduction du débit sanguin
• Réaction de chasse

C
25
15
5
Temps (h)
0.5
1
20
2.1. Lutte contre le froid

• Redistribution sanguine au niveau des membres

21
2.1. Lutte contre le froid

• Redistribution sanguine au niveau des membres

V. Tibiale antérieure
A. Tibiale antérieure
Tibia
Veine saphène interne
FROID
CHALEUR
Vt
Vt
At
Vt
Vs
Vs
At
Vt
PEAU
22
2.1. Lutte contre le froid

• Redistribution sanguine au niveau de la peau

FROID
RCP
TA
RCS
PEAU
23
2.1. Lutte contre le froid

• Limitation de la thermolyse adaptations
  anatomiques
• Isolation thermique

24
2.1. Lutte contre le froid

• Limitation de la thermolyse adaptations
  comportementales

Thermogenèse (kcal.m-2. h-1)
150
Nouveau-né isolé
100
50
Portée de nouveau-nés
10
20
30
Température ambiante (C)
25
2.1. Lutte contre le froid

• Limitation de la thermolyse adaptations
  comportementales

26
2.1. Lutte contre le froid

• Augmentation de la thermogenèse

27
2.1. Lutte contre le froid

• Augmentation de la thermogenèse
• Thermogenèse mécanique
• Frisson activité musculaire involontaire et
  inefficace
• Activité physique volontaire
• Thermogenèse métabolique
• Métabolisme oxydatif mitochondrial
• Tissu adipeux brun mammifères

28
2.2. Lutte contre la chaleur

• Facilitation de la thermolyse
  sensible
• Augmentation des pertes insensibles
• Sudation
• Polypnée thermique
• Thermolyse insensible dorigine comportementale
• Réduction de la thermogenèse endogène et exogène

29
2.2. Lutte contre la chaleur

• Facilitation de la thermolyse sensible
  Redistribution sanguine au niveau de la peau

PEAU
30
2.2. Lutte contre la chaleur

• Augmentation du débit sanguin

31
2.2. Lutte contre la chaleur

• Facilitation de la thermolyse sensible
  redistribution sanguine au niveau des membres

32
2.2.Lutte contre la chaleur

• Facilitation de la thermolyse sensible
• Thermorégulation du cerveau

• Poches gutturales cheval

33
2.2. Lutte contre la chaleur

• Facilitation de la thermolyse sensible
• Thermorégulation du testicule

34
2.2. Lutte contre la chaleur

• Augmentation des pertes insensibles
• Evaporation de leau un gramme deau emporte
  2400J.
• Evaporation transcutanée (perspiration),
  évaporation respiratoire
• Sudation vs polypnée thermique
• Influence taille animal

35
2.2. Lutte contre la chaleur

• Quantité deau nécessaire pour maintenir la
  température centrale

20
Tambiante 40C
Evaporation ( du poids/h)
2
Log poids corporel
36
2.2. Lutte contre la chaleur

• Augmentation des pertes insensibles

SUDATION
POLYPNEE
37
2.2. Lutte contre la chaleur
Augmentation des pertes insensibles La sudation
Réabsorption
Sécrétion
38
2.2. Lutte contre la chaleur
Augmentation des pertes insensibles La sudation
39
2.2. Lutte contre la chaleur

• Augmentation des pertes insensibles

• Polypnée thermique

40
2. Lutte contre la chaleur

• Augmentation des pertes insensibles

• Polypnée thermique

Fréquence respiratoire (min-1)
Débit ventilation (l.min-1)
Volume courant (l)
120
1.5
120
80
1
60
40
0.5
40
42
40
42
40
39
39
39
42
41
41
41
Température (C)
41
2. Lutte contre la chaleur

• Polypnée thermique

42
2. Lutte contre la chaleur

• Augmentation des pertes insensibles avantages de
  la polypnée thermique/sudation
• Contrôle forces de convection
• Pas de pertes en électrolytes
• Pas dapport exogène de chaleur
• Thermorégulation du cerveau

43
2.2. Lutte contre la chaleur

• Augmentation des pertes insensibles

• Thermolyse insensible dorigine comportementale

Evaporation d

eau (g.m
-
2
.h
-
1
)
Evaporation d

eau (g.m
-
2
.h
-
1
)
1000
1000
Eau
Boue
Eau
Boue
600
600
200
200
Temps (h)
Temps (h)
2
3
2
3
1
1
44
2.2. Lutte contre la chaleur

• Réduction de la thermogenèse thermogenèse
  endogène

45
2.2. Lutte contre la chaleur

• Réduction de la thermogenèse thermogenèse exogène

Atmosphère 70 W
Radiation 220 W
Soleil 280 W
85C
42C
Thermogenèse endogène 45 W
Convection 70 W
40C
Evaporation 165 W
Sol 60 W
Bilan énergétique (W)
Thermolyse
Thermogenèse
46
La thermorégulation

• 1. Léquilibre thermique
• 1.1. Température centrale et environnement
  thermique
• 1.2. Thermogenèse, thermolyse et température
  ambiante
• 2. Réponses physiologiques aux variations de la
  température ambiante
• 2.1. Lutte contre le froid
• 2.2. Lutte contre la chaleur
• 3. Mécanismes de régulation de la température
  corporelle
• 3.1. Les bases neuronales de la thermosensibilité
• 3.2. Coordination des réponses thermorégulatrices
• 3.3. Les mécanismes de lhyperthermie

47
3. Mécanismes de régulation de la température
corporelle

• 3.1. Les bases neuronales de la thermosensibilité

48
3.1. Les bases neuronales de la thermosensibilité

• Les thermorécepteurs hypothalamiques

J Physiol 1982, 322 457
49
3.1. Les bases neuronales de la thermosensibilité
Hypothalamus principal centre dintégration de
la thermorégulation
50
3.1. Les bases neuronales de la thermosensibilité

• Les thermorécepteurs cutanés terminaisons
  nerveuses libres

Nombre de potentiels daction par seconde
Récepteur au froid
Récepteur à la chaleur
Ann Rev Physiol, 1953, 15 357
51
3.2. Coordination des réponses thermorégulatrices
Modèle de Hammel (1965)
Concept de Tde consigne (Set-point)
SP neurone de la corne dorsale de la moelle
épinière OC chiasma optique MB corps mamillaires
52
3.2. Coordination des réponses thermorégulatrices

• Réponses thermorégulatrices
• Réponse viscéro-motrice ajustement de lactivité
  du SN autonome
• Contrôle de la circulation sanguine
  vasoconstriction vs vasodilatation
• Contrôle de la sudation
• Piloérection poils dressés
• Contrôle de la thermogenèse chimique (métabolisme
  cellulaire) rôle du tissu adipeux brun
• Centre nerveux respiratoire (pons)
• Contrôle de la polypnée thermique
• Réponse motrice somatique
• Contrôle de lactivité musculaire tremblements
  ou frissons thermiques
• Réponse humorale hormones thyroïdiennes

53
3.2. Coordination des réponses thermorégulatrices
54
3.3. Mécanismes de lhyperthermie

• Modifications de la température de consigne
• Effet de la déshydratation
• Effet des substances pyrogènes fièvre
• Perte de thermorégulation
• Dépassement des capacités de dissipation de la
  chaleur coup de chaleur
• Perturbation des systèmes de régulation
  (pathologique, pharmacologique)

55
3.3. Mécanismes de lhyperthermie

• Fièvre hyperthermie fébrile

Agents infectieux, leucocytes, macrophages
Libération de substances chimiques pyrogènes
Action sur lhypothalamus qui libère des
prostaglandines E
? température de consigne
56
3.3. Mécanismes de lhyperthermie

• Fièvre

57
3.3. Mécanismes de lhyperthermie

• Coup de chaleurperte de thermorégulation

• Effet T ambiante
• Influence de lhumidité de lair, ventilation
• Effet exercice
• Limite du taux maximal de perte de chaleur
• T hypothalamus excessive ?capacité de régulation

58
3.3. Mécanismes de lhyperthermie

• Le coup de chaleur

• 41- 42C vertige, perte de conscience
• Effets des très hautes Tcorporelles atteinte
  des parenchymes des cellules
• Mortalité importante
• Etude rétrospective de 54 cas (J Vet Intern Med
  2006, 2048)
• T 41C
• Thrombopénie
• Mortalité50

59
Conclusion

• Lutte contre les variations de la température
  ambiante intervention dun grand nombre de
  fonctions physiologiques et comportementales
• Coordination par lhypothalamus contrôle
  lactivité de systèmes neuronaux effecteurs de la
  thermolyse et de la thermogenèse
• Conséquences physiopathologiques des anomalies ou
  du dépassement des capacités de lutte contre la
  chaleur