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Physiologie
Étude des:

Fonctions,
des cellules, des tissus, des organes,
Systèmes régulateurs qui les intègrent,

En physiopathologie :

Les fonctions sont plus ou moins altérées,
Les systèmes sont plus rarement atteints.

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Régulation du milieu intérieur
A. Généralités et définitions,
B. L’eau de l’organisme
C. Échanges transmembranaires passifs

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A. Généralités et définitions
1. Modélisation du milieu intérieur,
2. Compartiments virtuels,
3. Grandeurs de l’environnement physique,
4. Concept d’homéostasie.

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1. Modélisation du milieu intérieur
M. Intérieur : Eau, extra et intra cellulaires
Caractéristiques pendant les états de l’organisme

Interprétations fonctionnelles : les modèles
Fondée sur des hypothèses pour l’étude :
Des échanges entre :
- organisme et environnement naturel
- compartiments virtuels de l’organisme

Modèles : 2 types principaux :

Modèle de représentation, Modèles de connaissance.

Applications de lois et d’opérations par ex :

Conservation de la masse et de l’énergie,
Appliquées aux bilans des entrées et des sorties.

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Exemples de Modèles
Modèle de représentation

1) 1 boîte noire
2) Équations mettant en relations
entrées et sorties

Modèle de connaissances

Sont identifiées ici :
1) Plusieurs structures,
2) Plusieurs fonctions,
3) Leurs interactions,
4) Des équations peuvent être
écrites à chaque niveau en
fonction de l’application de :
a) Lois physiques et
b) Hypothèses

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2. Compartiments virtuels de l’organisme
2.1 Répartition de la masse corporelle
Masse grasse (%) : ne contient pas d’eau
> 20% chez le sédentaire,
plus grande chez la femme,
moins grande chez le petit enfant.

Masse maigre (%) : 75% d’eau
< 80% chez le sédentaire.
contient l’eau EC et l’eau IC

IMC ou BMI : Poids/(taille)2
< 27 kg/m2,
Définition de l’obésité (BMI>29),
Minceurs et maigreurs…
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1

2. Compartiments virtuels de l’organisme
2.2 Compartiments liquidiens :
Eau totale :
75% de la masse maigre,
60% environ de la masse corporelle,
Plus petit chez l’obèse,
Plus grand chez le nouveau né.

Répartition de l’eau totale
Eau extracellulaire : 45%,
Eau intracellulaire : 55%.

Composition :
Substances Organiques et Minérales.

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2

3. Grandeurs de l’environnement physique

1/7

3.1 Pression atmosphérique ou barométrique
20000m

0

1.
2.
3.
4.
5.

ρ variable

= altitude

Immersion dans l’atmosphère
et
Altitude au dessus de la mer:
Très haute
Haute
Moyenne
Basse
Niveau de la mer

S×h×ρ×g
Poids
=
=
=h×ρ×g
B Surface
S

P

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3. Grandeurs de l’environnement physique

2/7

3.1 Pression atmosphérique ou barométrique
Principe du Baromètre

S

S×h×ρ×g
Poids
=
=
=h×ρ×g
B Surface
S

P

La pression à la profondeur
h est en équilibre avec la
pression PB qui s’applique au
même niveau dans le tube
en U.
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3. Grandeurs de l’environnement physique
3.2 Température :
T absolue et t ambiante :

T(°Kelvin) = 273°K(=0°Celsius) + t°(Celsius)

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3/7

3. Grandeurs de l’environnement physique
3.3 Humidité : les définitions :
humidité = PIH2O

ambiante =  PIH2O 
a

saturante =  PIH2O  :
s

(mesurée)
avec

de la température (table)

PIH2O au delà de laquelle la vapeur d'eau condense à T donnée
relative =  PIH2O  =
r
0   PIH2O   1

r

 PIH2O a
 PIH2O s

ou bien :

avec :

0 <  PIH2O  × 100 < 100%
r

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4/7

3. Grandeurs de l’environnement physique

5/7

3.4 : PIO2 et Pressions partielles des gaz
Appliqués à la même surface en un lieu donné:

(Pds de l’ensemble des molécules de gaz)/S = PB

(Poids du gaz x1)/S = Pression partielle du gaz x1
Pour l’ensemble des gaz présents ds l’atmosphère
PB = Px1 + Px2 + Px3 +….

Par exemple :
PB = PIO2 + PIN2 + PIH2O
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3. Grandeurs de l’environnement physique
3.5 Fraction en O2

PB = PIN2 + PIO2 + PIH2O ou bien PB - PIH2O
PIO2
PB- PIH2O = PIN2
+
=1
PB- PIH2O PB - PIH2O PB - PIH2O

= PIN2 + PIO2

avec dans l'environnement naturel :

FIO2 =

PIO2
 0.21 et FIN2 =
PB - PIH2O

PIO2 = 0.21 x

PIN2
 0.79 impliquent :
PB - PIH2O

PB - PIH2O  et PIN2 = 0.79 x PB - PIH2O 

Conclusions :
PB et PIO2 diminuent avec l’altitude
FIO2 est constante
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6/7

3. Grandeurs de l’environnement physique
3.5 Gravité terrestre (g)
Constante = g = 9.8m/s/s
Poids (en Newton) = Masse (kg) x gravité g (m.s-2)

Sans gravité =
impesanteur,
PB = 0.
plus de gradient de pression statique dans le corps

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7/7

4. Concept d’Homéostasie

1/9

4.1 Le milieu intérieur : description
L’organisme est un système ouvert

1

Il échange avec l’environnement :
Matière : eau, gaz, substances,
Énergie : calorique, chimique, mécanique.

Contrôle des entrées et des sorties par:
Comportement (ex : boissons, aliments),
Fonctions organiques et interfaces : exemples :
Poumons, Reins, tube digestifs, peau, etc…

Bilans des Entrées et Sorties
États stables : bilans nuls.
États transitoires : bilans positifs ou négatifs.
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4. Concept d’Homéostasie

2/9

4.1 Le milieu intérieur : description

2

États physiologiques de l’organisme et Balances
Activité musculaire volontaire : 3 états dépendants
Contraction : catabolisme > anabolisme,
Récupération : anabolisme > catabolisme,
Repos : anabolisme = catabolisme.
Activités organiques automatiques : différents états
Jeûne et état post prandial,
Sommeil et vigilance,
Croissance, Âge et Vieillissement,
Grossesse, etc…

États pathologiques : Maladies.
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Organisme = système ouvert; balances.

As : Afférences sensorielles
Em : Efférences motrices

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4. Concept d’Homéostasie

3/9

4.1 Le milieu intérieur : description
Constantes et variables

3

Constantes absolues : Ne varient pas
Structurale : ex, longueur des os de l’adulte
Certaines grandeurs physiques.

Variables fonctionnelles contrôlées, par exemple :
débit cardiaque, résistances vasculaires, diurèse,
Ne dépendent que d’une fonction.
Varient entre 2 limites (inf. et sup) sans symptôme.

Variables régulées ou asservies:
Nombre relativement limité,
Dépendent de plus d’une fonction.
Varient autour d’une consigne avec symptômes.
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Variables

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4. Concept d’Homéostasie

4/9

4.1 Le milieu intérieur : description

4

Mise en œuvre des échanges
Perception des besoins et déplaisir,
Satisfaction des besoins et plaisir,
Apprentissages, Comportements et désirs.

Moteurs des échanges : l
Métabolisme intermédiaire automatique,
Métabolisme de la motricité indirectement volontaire.

En résumé :
Le langage courant confond Contrôler et Réguler.
Un contrôle est l’application d’un gain sur une fonction,
Une régulation est un asservissement
Une fonction est: Contrôlée toujours ! Régulée jamais !
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• La « Constance » du milieu intérieur n’est pas

réelle lors des activités transitoires de l’organisme
car les valeurs des variables régulées s’écartent de
leur valeur de consigne malgré la mise en œuvre
des systèmes régulateurs.
• Par contre, lorsque ces activités cessent les
variables régulées reviennent chacune à leur valeur
de consigne pour caractériser l’« homéostasie » sur
une durée limitée. Cet état peut être l’état basal,
celui au cours duquel le métabolisme de base
(minimum) est mesuré : le matin, à jeun, en
condition de repos physique et ambiance thermo
hygrométrique contrôlée.
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4. Concept d’Homéostasie
4.2 Les systèmes régulateurs

5/9

1/5

Définition
Un système régulateur (ou régulation) met en jeu
automatiquement une interaction de fonctions organiques par
un programme biologique inscrit dans des centres de
traitement de l’information sur la valeur effective d’une
variable régulée (appelée aussi parfois variable réglée)
visant à interpréter les écarts entre cette valeur effective
et la valeur de consigne de la dite variable régulée. En
pratique, la valeur effective est nécessairement mesurée
par un capteur et la valeur de consigne est inscrite dans des
centres. La réponse du système régulateur est la plupart du
temps en rétro action négative, plus rarement en rétro
action positive.
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4. Concept d’Homéostasie
4.2 Les systèmes régulateurs

6/9

2/5

Organisation (1)
Système de traitement de l’information :
Capteur : mesure d'une grandeur effective.
Afférences : du capteur aux centres :
signalisation Neuronale ou Hormonale.

Centres

d'intégration :
Valeur de consigne de la variable régulée.
Calculs, opérations, interprétation sur les écarts.
Notion d’échappement.

Efférences : des centres aux effecteurs :
signalisation Neuronale ou Hormonale.
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4. Concept d’Homéostasie
4.2 Les systèmes régulateurs

7/9

3/5

Organisation (2)
Système fonctionnel : interaction de fonctions :
Effecteurs : plusieurs tissus/organes,
Sains ou Pathologiques.
Sous contrôle par les centres,
Expressions des limites fonctionnelles,
Relation structure-fonction des effecteurs :
Adaptation
Désadaptation

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4. Concept d’Homéostasie
4.2 Les systèmes régulateurs

8/9

4/5

Mise en œuvre :
Variable et valeurs effectives
Intervalles physiologiques et pathologiques,
Échappements physiologiques et pathologiques.
Boucle d'asservissement
Rétro action négative : raccourcit les écarts.
Rétro action positive : entretient les écarts.

Conséquences
Interactions de plusieurs tissus et/ou organes,
Hiérarchie et stratégie d’intervention,
Adaptation.
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4. Concept d’Homéostasie
4.2 Les systèmes régulateurs

9/9

5/5

Régulation et contrôle d’un bilan, exemples :
Température et bilan de chaleur,
Glycémie et bilan d’énergie chimique,
Pression artérielle, bilan d’énergie hémomécanique,
Osmolarité et bilan de l’eau,
Volémie et bilan du Na+ & bilan de l’eau.

En cas de doute rechercher et identifier :
le capteur, la consigne, les centres,
Les effecteurs, le bilan, les symptômes,
le mécanisme.
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Organisation d’un système régulateur

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exemples de bilans

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exemples de bilans

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B. L’eau de l’Organisme

1- Caractéristiques physiques:
2- Répartition et composition

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1. Caractéristiques physiques
1.1. Volumes
(ex chez un sujet de 75kg, 20% MG)
75% de la masse maigre :
E Totale (75-(75*20/100))*75/100 = 45 L
Extra Cellulaire : 45% = 20 L
Intra Cellulaire : 55% = 25 L

1.2. Pressions

1

Hydrostatique(1) : rôle de la posture
Dynamique (2) : générée par une pompe
Pression d’entrée et de sortie
Notion de débit et de résistance
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Gradient de pression Hydrostatique
dans le corps

Pression relative

Pression absolue

P0 = -60 hPa = -44mmHg

P0 = PB = 1013 hPa

P60 = 0 hPa

P60 = (60+1013) hPa

P180 = 120 hPa

P180 = (180+1013) hPa

Pour qu’un gradient de pression puisse assurer la
circulation dans la tête il faudra que le cœur génère
une pression moyenne supérieure à 60hPa = 44mmHg.
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Gradient de pression hydrostatique et
posture

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Schéma de la grande circulation

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1. Caractéristiques physiques
1.2. Pressions

(2)

2

Osmotique(3) :
C osmolaire : osmoles/L ou kg de solvant
Nb de particules (chargées ou non)
Osmolarité (Nb/litre de solvant) : 295 mOsm/L
Osmolalité (Nb/masse de solvant)

Ne pas confondre C osmolaire avec :
C molaire (SI) : Moles/L ou mMoles/L
C massique : Kg/L
C équivalente : Eq/L=(n charges + )/L

Pression résultante(4) : exemples
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Pression osmotique
au travers d’une membrane semi perméable

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Pression hydrostatique et osmotique au
travers d’une mb ½ perméable
Sans osmole

Avec osmoles en 2

Si C2> C1, la hauteur h établit une
pression hydrostatique qui équilibre
la pression osmotique en 2.
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1. Caractéristiques physiques

(3)

1.3. Compliance des compartiments: (schémas)

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Volume vasculaire et pression transmurale.
Conséquences.

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2. Répartition de l’Eau

(plan global)

2. 1 Eau extra cellulaire = 45%
A
B
C
D
F

:
:
:
:
:

plasma = 7.5%
interstitiel et lymphe = 20%
Conjonctif et cartilage = 7.5%
Os = 7.5%
Eau trans-cellulaire = 2.5%

2.2. Eau Intra cellulaire : 55%
2.3. Modélisation Vol./Posm
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Répartition de l’Eau
entrées

Eau totale :
Si A+B+C+D+E+F+D =100%
A+B +C+D+F = 45% et E = 55%
Eau rapidement échangeable :
A+B+E = 100%
A+B = 33% = ½E = ½ 66%

Échanges
Rapides
Lents

sorties

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2. Répartition de l’Eau

(1 de 6)

2. 1 Eau extra cellulaire = 45%
2.1.1 Eau EC: Intra vasculaire : 7.5%
A : Contenu intra vasculaire = le sang

1
1

phase cellulaire : 3 types de cellules
phase extra cellulaire : le plasma

a) Fonctions principales du sang
Transport, Signalisation, Défenses,
Caractères génétiques, Hémostase.
b) Caractéristiques physiques
Coloration de l’hémoglobine, Viscosité
Poids spécifique des globules
Vitesse de sédimentation et Hématocrite
Volume Sanguin = 1/13 Masse Corporelle
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Viscosité dynamique

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Vitesse de sédimentation, hématocrite
VS

hématocrite

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Volume sanguin et volume plasmatique

Vgr
Vsg-Vpl
Hm =
=
Vsg
Vsg
Hm x Vsg = Vsg - Vpl = Vgr
Vpl = Vsg x 1-Hm 
Vsg =

Vpl

1-Hm

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2. Répartition de l’Eau

(2 de 6)

2. 1 Eau extra cellulaire = 45%
2.1.1 Eau EC: Intra vasculaire : 7.5%
A : Contenu intra vasculaire = le sang

2
2
2

c) Le plasma : Eau plasmatique : 7.5%

Constituants :
Substances organiques principales:
Protéines, Glucides, Lipides,
Urée, Créatinine, Bilirubine, etc…
Electrolytes :
Anions (-), Cations (+)
Ions dominants : Na+, Cl Osmolarité : 295 mosmoles/L

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2. Répartition de l’Eau

(3 de 6)

2. 1 Eau extra cellulaire = 45%
2.1.1 Eau EC: Intra vasculaire : 7.5%
B) Contenant : Les vaisseaux

3
3

a) Organisation en série et en parallèle
b) Mécanique pariétale
Grande circulation systémique :
Très résistive, peu compliante
Distributive viscérale en parallèle
Petite circulation ou Circ. pulmonaire
Peu résistive, très Compliante
Fonctionnelle pulmonaire

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2. Répartition de l’Eau

(4 de 6)

2. 1 Eau extra cellulaire = 45%
2.1.1 Eau EC: Intra vasculaire : 7.5%
C) Interactions contenant- contenu : lois

:

4
4

a) Pression luminale et tension pariétale : loi de Laplace:
T(Tension en newton) = P (pression en Pa) x r (rayon en m)
b) Perte de charge intra luminale en écoulement laminaire
ΔP = R (résistance) x Q’sg (débit sg) : loi d’Ohm
c) Répartition du sang :
statique : f (poids du sang et compliance des vx)
dynamique : f(résistances en //)
d) Vitesse circulatoire = débit/section, l3/s) / l2 = l/s

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Circulation du sang
Petite circulation

Grande circulation

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2. Répartition de l’Eau

(5 de 6)

2. 1 Eau extra cellulaire = 45%

5

2.1.2 Eau EC : Extra Vasculaire
A) Compartiment interstitiel : 20%
Localisation : vaisseaux dans l’eau interstitielle
Composition électrolytique : ultra filtrat du plasma
Propriétés mécaniques : Volumes/Pressions statiques
Pression extra vasculaire du lieu d’immersion
Osmolarité : 295 mOsmoles/L

B) Autres compartiments extracellulaires : 17.5%
os, conjonctif, eau des séreuses,
les échanges sont plus lents.
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