Mécanismes de régulation: qu'est-ce qu'ils sont et comment ils font fonctionner le corps

Les êtres vivants, animaux et végétaux, sont des systèmes ouverts qui obtiennent des nutriments et des gaz de l'environnement et excrétent des déchets dans notre environnement de manière continue. Qu'est-ce que pour nous sont des excréments, pour d'autres micro-organismes et invertébrés sont des substances succulentes qui font partie de leurs tissus (matière organique), permettant ainsi la poursuite du cycle du carbone au sein des chaînes trophiques de la écosystèmes.

Être un système ouvert est nécessaire à la survie: l'énergie n'est ni créée ni détruite, elle n'est se transforme (selon la loi de conservation de l'énergie) et, par conséquent, nous devons l'obtenir de l'environnement continuellement. Cependant, cela a aussi plusieurs points négatifs, comme nous dissipons constamment la chaleur au milieu, nous dépendons de notre environnement pour toutes nos tâches biologiques et nous pouvons tomber malades et mourir en conséquence directe de ce qui se passe dans notre environnement.

Pour mettre de l'ordre dans le chaos changeant qu'est l'environnement,

notre corps présente une série de mécanismes de régulation biologiques et/ou physiologiques maintenir un état interne stable, compensant les changements qui peuvent se produire dans l'environnement. Voyons comment ils sont.

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Qu'est-ce qu'un mécanisme de régulation ?

En biologie, un mécanisme est un système avec des parties qui interagissent de manière causale, donnant lieu à des processus qui ont un ou plusieurs effets sur l'environnement, qu'il soit interne, externe ou les deux. Un mécanisme peut être le processus qui conduit à la sueur de l'être humain dans un moment chaud (physiologie), mais la sélection naturelle ou la dérive génétique sont également considérées comme des mécanismes, bien que dans ce cas de nature évolutionniste.

Dans le monde des mécanismes de régulation, rien n'est noir ou blanc, puisque les entités biologiques sont des êtres extrêmement complexes (multicomposants), dont les systèmes sont en interaction continue et en rétroaction. Au-delà de sa diversité, trois grands niveaux peuvent être distingués dans les mécanismes sous-jacents d'un être vivant :

• Mécanismes génétiques: le plus bas dans la hiérarchie. Le fonctionnement des gènes et leur expression est essentiel, mais ils correspondent au substrat basal de tout système.
• Mécanismes du fonctionnement cellulaire: le mécanisme suivant est celui qui concerne la cellule, et donc les organes et tissus du corps.
• Mécanismes nerveux et endocriniens: ce sont les mécanismes de régulation les plus avancés à l'échelle évolutive.

Tous les êtres vivants ont des mécanismes génétiques, car par définition, une cellule doit avoir un génome pour s'auto-répliquer à l'avenir (même s'il ne s'agit que d'un chromosome, comme chez les bactéries). D'autre part, chaque entité vivante doit présenter au moins un mécanisme de régulation cellulaire, puisque l'unité de base de la vie est la cellule, bien qu'elle constitue tout l'organisme (comme c'est le cas pour les bactéries et les archées).

Comme vous pouvez l'imaginer le summum des mécanismes de régulation physiologique (glandes et neurones, qui font partie de la systèmes endocrinien et nerveux, respectivement) est limité aux animaux les plus évolutifs complexe, car nous sommes des vertébrés, bien que d'autres êtres vivants aient également leurs propres écailles nerveuses et endocriniennes.

À ce stade, il convient de noter que les circuits de régulation peuvent présenter deux systèmes de rétroaction (feedbacks): positif et négatif. Nous expliquons brièvement en quoi ils consistent dans les lignes suivantes.

1. Retours négatifs

À cette occasion, le mécanisme de régulation cherche à garder un paramètre X sous contrôle dans un spectre bien précis, toujours proche de la valeur X0, qui est l'optimum maximum dans un environnement spécifique. Les valeurs du paramètre X sont collectées à partir de l'environnement ou de l'environnement interne via des canaux d'information (tels que les thermorécepteurs et autres groupes nerveux) et l'information est amenée au centre du mécanisme, ce qui générera des réponses basées sur l'environnement de la meilleure façon possible.

2. Commentaire positif

Dans ce cas, les choses changent. L'objectif des mécanismes de régulation par rétroaction positive est atteindre le point d'efficacité maximum du paramètre X, dévié de la valeur X0, une fois certaines conditions atteintes.

Bien que nous avancions dans des concepts assez complexes, la différence entre un feedback négatif et un feedback positif est très facile à comprendre: dans le premier cas, le système répond à une direction opposée au signal, c'est-à-dire qu'il tend à "stabiliser" la sortie du système afin qu'elle reste en bon état. constant. D'autre part, en rétroaction positive, les effets ou les sorties d'un système provoquent des effets cumulatifs à l'entrée. Dans ce dernier cas, il s'agit d'un système qui, par définition, présente un point d'équilibre instable.

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Exemples de mécanismes de régulation

Nous avons évolué entre des concepts assez éthérés, il sera donc utile d'illustrer un peu ce qu'est un mécanisme de régulation d'un point de vue physiologique. Disons, par exemple, que nous voulons comprendre comment la transpiration se produit chez l'homme. Fonce.

Tout d'abord, il convient de noter que la transpiration est un mécanisme de régulation modulé par le système nerveux sympathique, qui est responsable de nombreuses fonctions involontaires chez l'homme. Notre hypothalamus il contient des neurones de la zone antérieure et préoptique spécialisés dans l'enregistrement des changements de température interne et de l'activité du cortex cérébral. Par conséquent, lorsque l'information arrive qu'il y a un excès de chaleur (qu'elle soit interne ou externe), le l'hypothalamus envoie le signal par les fibres cholinergiques aux glandes eccrines à travers la peau de sorte que excréter la sueur.

La sueur sort par les pores qui relient les glandes eccrines à la peau. Puisque les fluides ont besoin de chaleur pour s'évaporer (après tout, la chaleur est de l'énergie), ils « attrapent » cet excès de température à la surface du corps, qui fait que notre système général devient refroidir. Grâce à l'évaporation de la sueur, 27% de la chaleur corporelle est dissipée, il n'est donc pas surprenant que ce mécanisme soit activé en cas de variation physique et/ou environnementale..

Dans ce cas, nous sommes à un niveau théorique avant un mécanisme de régulation par rétroaction négative. L'intérêt de l'organisme est de maintenir la température corporelle (paramètre X) dans une plage convenable aussi proche que possible de l'idéal, qui se situe entre 36 et 37 degrés. Dans ce système, le complexe fonctionnel répond inversement aux stimuli externes.

Si nous devenons philosophiques on peut aussi concevoir la sélection naturelle ou la dérive génétique comme des mécanismes de régulation d'un point de vue évolutif. La sélection naturelle exerce une pression sur le système ouvert qu'est une population, en sélectionnant les gènes les plus bénéfiques à long terme et en négligeant les moins adaptatifs.

Par exemple, un animal d'une espèce d'oiseau qui est né (par une mutation de novo) avec un bec plus long plus grand que les autres, il pourrait avoir une plus grande facilité à chasser les insectes parmi les écorces des des arbres. Comme cet être vivant a un avantage sur le reste, il pourra se nourrir davantage, il grandira davantage et, par conséquent, il sera plus fort lorsqu'il s'agira de rivaliser avec le reste des mâles pour se reproduire. Si le trait « gros bec » est héréditaire, il faut s'attendre à ce que la progéniture de cet animal soit plus viable que les autres.

Ainsi, au fil des générations, le trait « grand pic » augmenterait dans la population, puisque simplement ceux qui le présentent vivent plus longtemps et ont plus d'opportunités de se reproduire. La sélection naturelle agit comme un mécanisme de régulation évolutif clair dans ce cas, puisque la proportion de gènes dans une population varie en fonction des impositions de l'environnement.

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résumé

Comme vous l'avez peut-être vu, les mécanismes de régulation dans le monde de la biologie vont bien au-delà de la thermorégulation ou de la consommation d'énergie. De l'expression des gènes à l'évolution de l'espèce, tout peut se résumer en un retour positif ou négatif qui cherche à atteindre un point d'efficacité maximum, à un moment ou à un autre. Au final, l'objectif est d'atteindre l'équilibre interne maximal de toutes les manières possibles, en tenant toujours compte des contraintes environnementales.

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