Homéostasie

 Ne doit pas être confondu avec hémostase.

Initialement élaborée et définie par Claude Bernard^[1], l'homéostasie (du grec ὅμοιος, homoios, « similaire » et ἵστημι, histēmi, « immobile ») est la capacité que peut avoir un système quelconque (ouvert ou fermé) à conserver son équilibre de fonctionnement en dépit des contraintes qui lui sont extérieures. Selon Walter Bradford Cannon, « l’homéostasie est l’équilibre dynamique qui nous maintient en vie. » L'homéostasie est la maintenance de l'ensemble des paramètres physico-chimiques de l'organisme qui doivent rester relativement constants (glycémie, température, taux de sel dans le sang, etc.). D'ailleurs, la fixité du milieu intérieur est la condition d'une vie libre et indépendante : c'est-à-dire que nous ne devons pas trop nous préoccuper de l'environnement pour évoluer.

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. Elle était abondamment utilisée par William Ross Ashby, l'un des pères de la cybernétique qui en a fait une démonstration purement expérimentale par la construction d'un appareil qu'il appelle homéostat. Cet appareil permet une démonstration d'équilibrage permanent entre quatre composantes représentées par des plaquettes mobiles dans des bains acidulés que des impulsions électriques contradictoires administrées volontairement par un expérimentateur font varier de positions sans pouvoir empêcher la machine de les ramener à une position centrale d'équilibrage au sein des éléments. La démonstration de cet appareil se trouve dans le film la Cybernétique de Jean-Marie Piquint. C'est une réalisation des années cinquante qui utilise une technique électro-mécanique. Une version électronique de cet appareil a été réalisée en 1990 et améliorée en 2002 par un chercheur français.

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.

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 neuromédiateurs) que tous les autres paramètres évoqués (stabilité de la régulation de la tension artérielle, du pouls, du rythme respiratoire, etc).

Notes et références

1. ↑ Claude Bernard (1865) "Introduction à l'étude de la médecine expérimentale"