Les facteurs environnementaux sont les caractéristiques du milieu extérieur qui ont un impact direct sur notre organisme. Parfois, l’altération de certains de ces paramètres (comme la température ou l’humidité) peut avoir des effets négatifs sur les organismes, en endommageant et en perturbant l’exécution des fonctions physiologiques. Il est important que les animaux puissent avoir un contrôle sur ces facteurs, afin de maintenir un certain degré de constance et de stabilité dans leur organisme.

Certaines activités régulières, comme boire ou transpirer, aident à atteindre cette stabilité, mais il existe une série de mécanismes extrêmement complexes impliqués dans la régulation du corps. Continuez à lire pour connaître l’importance des mécanismes homéostatiques, chargés de maintenir un état de stabilité des conditions internes.

L’importance du maintien d’un milieu interne constant

Les cellules qui forment les organes et les tissus des animaux sont immergées dans un milieu liquide, un compartiment fluide que Claude Bernard, père de la physiologie moderne, appelait “milieu interne”. Le milieu interne se réfère, principalement, au liquide extracellulaire (FEC), une section qui sépare le sang des cellules, qui est, à son tour, composé par le liquide interstitiel, le liquide plasmatique et la lymphe, des fluides qui sont cruciaux dans l’exécution des fonctions physiologiques.

En étudiant les mammifères, Bernard a découvert que ce milieu interne restait considérablement stable, même en cas de fluctuations des paramètres externes ; la variation de plusieurs facteurs environnementaux, comme la température ou la pression ambiante, ne provoquait pas de déséquilibre dans la composition et les propriétés du milieu interne, qui restait stable.

La découverte de la constance du milieu interne était extrêmement importante, car elle a permis aux chercheurs d’arriver à la conclusion que les animaux capables de réguler leur milieu interne étaient également capables d’exploiter une plus grande variété d’habitats potentiels. Cette révélation a permis à Bernard de formuler l’une de ses plus célèbres déclarations : “la constance du milieu intérieur est la condition d’une vie libre et indépendante”, ce qui signifie que les êtres qui sont capables de maintenir la constance du milieu intérieur peuvent être considérés comme un organisme indépendant de l’environnement. Dans tous les cas, et pour que cela se produise, un mécanisme appelé homéostasie est impliqué.

Qu’est-ce que l’homéostasie ?

Le terme “homéostasie” a été inventé par le physiologiste américain Walter Cannon, et est lié à la notion de stabilité physiologique du milieu interne de Bernard. En 1932, Cannon a défini l’homéostasie comme la série de processus physiologiques qui interviennent dans la régulation et le maintien de l’état d’un organisme face à toute perturbation. Il est important de noter que les principaux facteurs de déstabilisation du milieu interne sont les paramètres environnementaux et le métabolisme cellulaire lui-même.

Les processus homéostatiques impliquent une série de capteurs internes (récepteurs sensoriels) qui peuvent détecter tout type de déviation d’un état physiologique optimal, et, en même temps, d’initier les actions appropriées pour corriger ces altérations. Cet état optimal peut être maintenu

Cet état optimal peut être maintenu par consigne, c’est-à-dire par une valeur de référence appropriée pour chaque espèce : lorsqu’une perturbation (vibrations, radiations…) est perçue par les récepteurs sensoriels, l’organisme vérifie cette valeur de référence et met en place les mécanismes homéostatiques appropriés, qui agissent en conséquence pour maintenir cette valeur. L’homéostasie comprend à la fois des mécanismes physiologiques et éthologiques : transpiration, halètement (thermorégulation physiologique), occultation, pelage (réponses éthologiques au froid), etc. En résumé, les mécanismes homéostatiques sont essentiels pour les animaux, car ils régulent et maintiennent l’organisme dans des conditions optimales, même lorsqu’ils sont confrontés à l’adversité. Par exemple, il a été prouvé que, chez certains rongeurs, le taux de sucre dans le sang reste constant, même lorsqu’ils n’ont pas accès à la nourriture.

Les méthodes de régulation homéostatique

Deux mécanismes homéostatiques différents sont chargés de maintenir la stabilité du milieu interne.

L’homéostasie réactive

L’homéostasie réactive est une réponse directe aux changements qui ont lieu dans le milieu interne (une variation du pH, par exemple) ; c’est-à-dire qu’elle se produit lorsqu’un paramètre interne de l’organisme est soumis à une variation qu’il faut corriger. Un exemple d’homéostasie réactive est le moment où un animal boit en réponse à une déshydratation causée par un halètement excessif ou une forte transpiration.

Homéostasie prédictive

Les mécanismes oscillants internes agissent comme de véritables chronomètres, qui peuvent préparer à l’avance une réponse physiologique aux changements environnementaux externes. Cette préparation précoce est connue sous le nom d'”homéostasie prédictive”, un terme proposé par Martin Moore-Ede.

L’homéostasie prédictive est une réponse aux changements de l’environnement externe. Elle est anticipatrice, c’est-à-dire qu’elle permet de prévoir l’apparition d’un stimulus environnemental, et d’anticiper une réponse adéquate à toute perturbation qui détournera la valeur de référence ou le point de consigne. Ce modèle d’homéostasie affecte également le système circadien, qui, conscient de la perturbation, permet la déviation de la valeur de référence, de sorte que l’organisme doit réguler à partir de ce nouveau point de consigne modifié (la réponse adaptative agit en référence au nouveau point de consigne).

Certains types d’aras fournissent un exemple intéressant d’homéostasie prédictive : ce groupe d’oiseaux consomme souvent un minéral argileux appelé ” kaolin “, qui agit comme un médicament naturel qui prévient les intoxications potentielles par l’ingestion de graines. Un autre exemple serait la réduction de l’apport alimentaire des animaux déshydratés, afin d’éviter la perte d’eau par excrétion.

Types d’organismes et leurs mécanismes de régulation

Il existe différents types d’organismes, selon les mécanismes de régulation qu’ils utilisent. En général, on peut dire qu’au fur et à mesure que l’on s’élève dans l’échelle de l’évolution, la capacité à maintenir la stabilité du milieu interne sera de plus en plus efficace, rendant le processus d’homéostasie de plus en plus sophistiqué.

Organismes conformateurs

Les espèces conformatrices sont influencées par des facteurs externes, ainsi l’organisme adapte progressivement ses paramètres internes aux paramètres environnementaux, grâce à la flexibilité de ses enzymes. Les conformateurs ont un avantage : ils n’ont pas besoin d’investir autant d’énergie pour maintenir la stabilité de leurs caractéristiques internes. Cependant, les possibilités de vie libre sont limitées, car les cellules internes sont soumises aux altérations des conditions extérieures.

Ces organismes ne peuvent remplir leurs fonctions de manière satisfaisante que dans une marge étroite de paramètres, alors qu’en dehors de cette plage, ils tentent simplement de survivre. En général, les conformateurs tolèrent de grandes variations des paramètres de leur environnement interne.

Les organismes régulateurs

Les organismes régulateurs maintiennent les conditions de leur environnement interne stables, dans des limites étroites, face à la variation des conditions de l’environnement externe. Contrairement aux conformateurs, les cellules des régulateurs fonctionnent indépendamment de l’environnement externe, tolérant des changements importants de ses caractéristiques. Les mécanismes qui rendent cela possible consomment beaucoup d’énergie. Les mammifères, par exemple, sont des organismes régulateurs.

Traduit par Carlos Heras