Introduction
Cybernétique et physiologie 1
Pourquoi la cybernétique ? 1
La physiologie, science des régulations du milieu intérieur 6
Pour une physiologie d’organisme 7
Références 9
Chapitre 1 • Les systèmes vivants, des systèmes homéostasiques 11
1.1 La représentation des systèmes vivants 12
1.1.1 Les théories vitalistes 12
1.1.2 Les théories mécanistes et matérialistes 13
1.2 La thermodynamique des systèmes vivants 16
1.2.1 Quelques notions de thermodynamique 16
1.2.2 Les systèmes vivants : des systèmes ouverts hors d’équilibre 18
1.3 L’homéostasie et son approche cybernétique 21
1.3.1 La notion d’organisation et de niveau d’organisation 21
1.3.2 La notion d’homéostasie 23
1.3.3 Régulateurs en constance, régulateurs en tendance 24
1.3.4 Délai d’action et efficacité d’un homéostat 33
1.4 La notion de servomécanisme 34
1.5 Les systèmes de communication dans l’organisme : la théorie de l’information 37
1.5.1 L’information : sens commun et sens cybernétique 37
1.5.2 Les systèmes d’information dans l’organisme 39
Références 43
Chapitre 2 • Le milieu intérieur 45
2.1 La signification physiologique du milieu intérieur 46
2.1.1 L’importance physiologique de l’eau 46
2.1.2 Milieu intérieur et homéostasie 46
2.1.3 Milieu intérieur et milieu intracellulaire 50
2.2 Les différents compartiments du milieu intérieur 50
2.2.1 L’osmose et les mouvements d’eau entre compartiments 52
2.2.2 Le compartiment interstitiel 53
2.2.3 Le compartiment plasmatique 55
2.2.4 Le compartiment lymphatique endovasculaire 57
2.3 Les mouvements d’eau et de solutés entre les compartiments plasmatique et interstitiel 59
2.3.1 L’échangeur capillaire 60
2.3.2 Les mécanismes associés aux mouvements d’eau et de solutés 61
Références 65
Chapitre 3 • Le système de communication hormonal – Un système de communication public 67
3.1 Le système de communication hormonal : une voie de communication publique, mais spécifique 68
3.2 La glande endocrine, émetteur du message hormonal 74
3.2.1 Caractéristiques générales des émetteurs endocriniens 74
3.2.2 La synthèse et le stockage de l’hormone 75
3.2.3 La sécrétion de l’hormone 79
3.3 Le transmetteur de la voie de communication hormonale : le compartiment plasmatique de dilution de l’hormone 81
3.3.1 Concentration et formes circulantes de l’hormone dans le plasma 81
3.3.2 Volume de dilution et durée de vie du messager hormonal 83
3.3.3 Débits relatifs au compartiment de l’hormone : sécrétion et élimination de l’hormone 85
3.4 Les récepteurs de la voie de communication hormonale, les tissus cibles des hormones 86
3.4.1 La cellule cible, une voie de communication à l’échelle cellulaire 87
3.4.2 Réception hormonale extracellulaire 88
3.4.3 Réception hormonale intracellulaire 92
Références 95
Chapitre 4 • Le calciostat – Un exemple d’homéostat régulé
par une voie de communication hormonale 97
4.1 L’ion calcium 98
4.1.1 Les fonctions de l’ion calcium dans l’organisme 98
4.1.2 Le métabolisme phosphocalcique 99
4.2 Le calcisotat, données de base 102
4.2.1 Caractéristiques générales 102
4.2.2 Le contexte physiologique du mode d’action du calciostat 103
4.3 Le système réglé du calciostat 104
4.3.1 Les trois compartiments du système réglé du calciostat 104
4.3.2 Les échangeurs du système réglé du calciostat 107
4.4 Le système réglant du calciostat 113
4.4.1 La voie de communication hormonale de la calcitonine (CT) 113
4.4.2 La voie de communication hormonale de la parathormone (PTH) 115
4.4.3 La voie de communication hormonale du 1-25-Di-Hydroxy Cholé-CalciFérol (1-25-DHCCF) 119
4.5 La régulation en constance du calciostat : maintien de l’homéostasie de la calcémie 122
4.5.1 Dans le cas d’une hypercalcémie 124
4.5.2 Dans le cas d’une hypocalcémie 124
Chapitre 5 • Le système de communication nerveux – Une voie de communication privée 127
5.1 Présentation du système nerveux 128
5.1.1 Organisation générale du système nerveux 128
5.1.2 Caractéristiques générales de la communication nerveuse 130
5.1.3 Les cellules gliales 130
5.2 La voie de communication nerveuse à l’échelle systémique 134
5.2.1 Le capteur-transducteur-émetteur 135
5.2.2 Le transmetteur 135
5.2.3 Le récepteur-effecteur 137
5.2.4 Le système nerveux végétatif (SNV) 137
5.3 Le potentiel d’action : messager physique de la voie de communication nerveuse 140
5.3.1 La nature du potentiel d’action 140
5.3.2 Le seuil de déclenchement du potentiel d’action 145
5.4 La voie de communication nerveuse à l’échelle du neurone 145
5.4.1 L’architecture du neurone 145
5.4.2 Les caractéristiques de la voie de communication neuronale 147
5.5 La voie de communication nerveuse à l’échelle de la synapse 152
5.5.1 Les caractéristiques de la voie de communication synaptique 153
5.5.2 Le fonctionnement d’une synapse en 10 étapes 156
5.5.3 La voie de communication synaptique, une cible neuropharmacologique 165
5.5.4 Les peptides neuromodulateurs 165
Conclusion 169
Références 171
Chapitre 6 • Le barostat – un exemple d’homéostat régulé par une voie de communication nerveuse 173
6.1 La pression artérielle moyenne 174
6.1.1 Caractérisation physiologique de la pression artérielle moyenne (PAM) 174
6.1.2 Les sources de variation de la pression artérielle moyenne : le domaine d’action du barostat 175
6.2 Le système réglé du barostat 176
6.2.1 Le compartiment du système réglé 176
6.2.2 Définition de la grandeur réglée : la pression artérielle moyenne 176
6.3 Le système réglant du barostat 178
6.3.1 L’émetteur de la voie de communication du barostat 179
6.3.2 Le transmetteur de la voie de communication du barostat 179
6.3.3 Les récepteurs-effecteurs de la voie de communication du barostat 181
6.4 La régulation en constance du barostat 181
6.4.1 Cas d’une diminution de la PAM 182
6.4.2 Cas d’une augmentation de la PAM 183
6.5 Régulation à long terme de la PAM et hypertension chronique 183
Chapitre 7 • Interdépendances entre les voies de communication nerveuse et hormonale – Interactions neuro-endocrines 189
7.1 Le cerveau endocrine : les neurones neurosécréteurs de l’hypothalamus 190
7.1.1 La naissance de la neuroendocrinologie 190
7.1.2 La notion d’axe hypothalamo-hypophysaire 191
7.2 Les neurones magnocellulaires et la neurohypophyse 195
7.3 Les neurones parvocellulaires et l’adénohypophyse : les cinq axes hypothalamo-hypophysaires 197
7.3.1 Organisation anatomique et fonctionnelle d’un axe hypothalamo-hypophysaire 197
7.3.2 Description des axes hypothalamo-hypophysaires 200
7.4 Les cellules endocrines du lobe intermédiaire et leurs hormones peptidiques 209
7.5 La capsule surrénale : un organe à l’interface des systèmes de communication nerveux et hormonal 212
7.5.1 La cortico surrénale 212
7.5.2 La médullosurrénale 215
Références 220
Chapitre 8 • Le système immunitaire – inter-relations entre les trois voies de communication nerveuse, immunitaire et endocrine : la neuro-immuno-endocrinologie 223
8.1 Les organes effecteurs du système immunitaire 225
8.2 Les cellules effectrices du système immunitaire 226
8.2.1 La réponse immunitaire innée 227
8.2.2 La réponse immunitaire acquise 230
8.3 Un exemple d’interdépendance entre les voies de communication nerveuse et immunitaire : le lien entre inflammation et douleur 234
8.3.1 Inflammation aiguë 235
8.3.2 Rôle de la « soupe inflammatoire » dans le développement de la douleur inflammatoire 237
8.3.3 L’inflammation neurogène 240
8.3.4 Inflammation chronique 242
8.4 Un exemple d’interdépendance entre les voies de communication nerveuse, hormonale et immunitaire : le stress, réaction de l’organisme aux situations d’urgence 243
8.4.1 La notion de stress 244
8.4.2 La phase d’alarme : mobilisation de la voie de communication du SNVO et de la médullosurrénale 246
8.4.3 La phase de résistance 248
8.4.4 La régulation en constance de l’axe corticotrope au cours du stress 253
8.4.5 L’interrelation entre les deux voies de communication nerveuse et immunitaire 259
Références 264
Conclusion générale 265
Vers un langage unifié des trois voies de communication au sein de l’organisme 266
La chronobiologie 268
La chronobiologie sous l’éclairage de la cybernétique 272
La chronopharmacologie : une conséquence de l’influence des rythmes biologiques 273
L’intérêt de la modélisation cybernétique dans l’apprentissage de la physiologie 274
Références 275
