Homéostasie
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L'homéostasie est la capacité que peut avoir un système quelconque à conserver son équilibre de fonctionnement en dépit des contraintes qui lui sont extérieures. Selon Claude Bernard, « l’homéostasie est l’équilibre dynamique qui nous maintient en vie. »
La notion est apparue en biologie, relativement à l'équilibre chimique des organismes vivants, mais s'est révélée utile à la définition de toutes formes d'organismes en sociologie, en politique et plus généralement dans les sciences des systèmes. Il était abondamment utilisé par William Ross Ashby, l'un des pères de la cybernétique.
Sommaire |
[modifier] Définition
L'homéostasie d'un organisme cellulaire dont le liquide interstitiel est formé d'atomes est sa capacité autorégulée à conserver un fonctionnement satisfaisant et un équilibre entre le compartiment intracellulaire et le compartiment extracellulaire (le milieu intérieur, c'est à dire intérieur à l'organisme mais extérieur aux cellules) séparés par la membrane cellulaire, malgré une contrainte extérieure. Elle nécessite une source d'énergie extérieure.
« L'homéostasie se définit comme la capacité de l'organisme de maintenir un état de stabilité relative des différentes composantes et des paramètres physiologiques de son milieu interne et ce, malgré les variations constantes de l'environnement externe ( ce qui permet le bon fonctionnement des cellules de l'organisme). »
Plus simplement, l'homéostasie est donc l'équilibre interne de l'organisme.
[modifier] Usages
Si la compréhension du concept d'homéostasie est facile, la détermination des mécanismes cybernétiques impliqués est plus difficile tant ceux-ci sont interdépendants les uns des autres.
[modifier] Exemples
Pour les animaux homéothermes (appelés aujourd'hui préférentiellement endothermes), un des paramètres principaux est la régulation de la composition du sang et de ses paramètres dynamiques (mécanique des fluides), pour éviter les déficits ou les excès, notamment :
- en ions
- sodium Na+ : natrémie (hyponatrémie, hypernatrémie)
- calcium Ca2+ : calcémie (hypocalcémie, hypercalcémie)
- potassium K+ : kaliémie (hypokaliémie, hyperkaliémie) ;
- en sucre : glycémie (hypoglycémie, hyperglycémie) ;
- l'acidité, le pH, et notamment la quantité de gaz carbonique ou capnie (hypocapnie, hypercapnie) ;
- l'osmolarité ;
- la circulation sanguine
- la température (hypothermie, hyperthermie) homéothermie.
Cette régulation se fait entre autres par
- le rythme cardiaque et le rythme ventilatoire, qui régulent la diffusion du dioxygène, des ions, des nutriments... à travers le corps ;
- l'ouverture ou la fermeture des vaisseaux sanguins (vasodilatation, vasoconstriction), qui fait varier la pression artérielle et influe sur les pertes de chaleur ;
- la miction, l'élimination par les urines des excès (en eau, en ions) ;
- la sudation, élimination par la sueur des excès et abaissement de la température par évaporation ;
- la contraction musculaire, qui produit de la chaleur (seule 15 à 25 % de l'énergie produite sert au mouvement, les 75 à 85 % restants sont dégagés sous forme de chaleur) ;
- la faim et la soif, qui poussent à boire et à manger et donc permettent des apports pour combler les déficits. L'intégration de tels paramètres dont on sait qu'ils sont très sensibles à des facteurs psychologiques, incline à élargir la notion d'homéostasie pour y inclure par exemple le maintien d'un poids corporel stable. La pathologie de cette stabilité invite à envisager la notion de "degrés" dans l'homéostasie. Cette notion concernera dès lors aussi bien l'humeur (via la stabilité homéostatique des neuro-médiateurs) que tous les autres paramètres évoqués (stabilité de la régulation de la tension artérielle, du pouls, du rythme respiratoire, etc).
[modifier] Avantage sélectif
L'homéostasie permet également la simplification de la partie du code génétique prenant en charge la reproduction, qui devrait être bien plus complexe pour rester opérationnel dans des conditions variées. Par exemple le génome de la grenouille a une taille plus grande que le génome humain, compte tenu de la bien plus grande diversité de conditions physiques et chimiques que doit affronter le développement d'un têtard comparativement à l'embryon humain qui va effectuer toute sa croissance à température égale et dans un milieu tamponné.
