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  • PCEM1 Fiches

    Physiologie

    By Puyraimond-Zemmour Jrmy

  • LHomme et son environnement

    Biosystme,

    cosystme

    Dfinitions - biosystme = tre vivant par exemple - cosystme = tout ce qui est extrieur au biosystme - mtabolisme = transformations de matire et dnergie par le biosystme

    Principes de

    thermo-

    dynamique

    Dfinitions 1) lnergie totale de lunivers reste cte 2) lentropie de lunivers (dsordre) augmente 3) enthalpie = maximum dnergie libre au cours de loxydation

    Lenthalpie H = W (en condition de pression et volume constant) nergie mesure sous forme de chaleur = nergie libre par lorganisme oxydation dune molcule de Glc : C6H12O6 + 6 O2 6 CO2 + 6 H2O ; = -2813 kJ/mol

    Principe de Carnot T = temprature ; Q = chaleur Wmca = Q.(T1-T2)/T1 = Q (Q.T2)/T1 -> avec Q/T1 = S W = Q T.S (travail = nergie libre)

    Energie libre de Gibbs G = H T.S (en condition isotherme) nergie libre G = part dnergie totale dun systme transformable en travail quantit maximale dnergie que peut donner une mole de substrat par oxydation en conditions isothermes

    Catabolisme du glucose 25C

    Raction exergonique : glycolyse C6H12O6 + 6 O2 6 CO2 + 6 H2O G = -2867 kJ/mol ; = -2813 kJ/mol S = + 0.18 kJ/mol/K ; T.S = + 54 kJ/mol

    Anabolisme du glucose 25C

    Raction endergonique : photosynthse 6 CO2 + 6 H2O + n h = C6H12O6 + 6 O2 (n h = nergie radiante absorbe) G = +2867 kJ/mol ; = +2813 kJ/mol S = - 0.18 kJ/mol/K ; T.S = - 54 kJ/mol

    Travail de la

    cellule

    Travail de synthse chimique

    - biosynthse = anabolisme (synthse) des protines, des lipides, des acides nucliques par la cellule - turn-over = renouvellement constant des molcules de la cellule

    Travail mcanique interne

    Fonctions du cur : - de convection = perfusion de chaque organe qui sont lieu dchanges - dhomostasie = maintien de la pression artrielle sa valeur de rfrence Travail du cur gauche : - W = P.V (travail = pression moy. x Volume de sang) - = P.V x (Puissance = P.V x frquence cardiaque) - mc = 1,5 Watts au repos - amnnces = 11 Watts (puissance ncessaire au cur pour produire mc) -> faible rendement du cur

    Les rserves nergtiques

    - rserves nergtiques = 25 % du poids -> suffisant pour 1 mois - rserve dO2 trs faible Rserve de substrat = glycogne (hpatique+musculaire) + graisse - tissus adipeux = faible en eau (trs lger), trs nergtique -> lipides = 0,5 ATP/g (glucides = 0,2 ATP/g)

    Mesure des

    changes

    nergtiques

    Calorimtrie directe Calorimtrie directe = mesure (ou calcul) de la chaleur produite

    Calorimtrie indirecte Thermochimie alimentaire :

    - calcul de la quantit dnergie que lorganisme a transform en connaissant la

    valeur nergtique des glucides, lipides et protides ingrs

    Thermochimie respiratoire :

    - mesure de la consommation dO2

    - calcul de lenthalpie des substrats en fonction de lO2 qui a servi les oxyder

    (peu de variation en fonction de la nature du substrat oxyd)

    - Mtabolisme (watts) = 20,5 (kJ/L) i VO2 (mL/s)

    - au repos : VO2 = 0,250 L/min (chez un sujet de taille moyenne)

    - Mtabolisme (au repos) = 85,4 Watt

    VO2 en fonction de la puissance de lexercice :

    - consommation de lO2 = fonction linaire de la puissance de lexercice

  • Dpense de

    fond et

    dimensions

    corporels

    Dpense de fond Dpense nergtique rsiduelle de lorganisme en condition basale Condition basale en clinique : - jen : dernier repas sans apport protique 8 heures auparavant - au repos : physique et mental depuis 20 minutes - la neutralit thermique : temprature ambiante de 25C Caractristiques : - fixe chez un mme sujet - synthse chimique = 80 % de la dpense de fond - travail cardiaque, respiratoire, osmotique = 20 % de la dpense de fond

    Loi des surfaces Dpense de fond : - pas proportionnelle la masse - proportionnelle la surface corporelle

    Similitude biologique Similitude gomtrique : - L1/L2 = (rapport identique de toutes longueurs en comparant 2 organismes) Similitude des masses volumiques : - 1 = 2 (mme densit des tissus quelle que soit lespce) Rapport des temps biologiques : - T1/T2 = - tps biologique = dure dun phnomne homologue priodique -> frquence cardiaque, priode ventilatoire, dure de la gestation Rapport des volumes L

    3 et des masses .L

    3 :

    (L1)3

    / (L2)3 =

    3

    Rapport des pressions : - P1/P2 = 1 (pression indpendante de la structure gomtrique du sujet) Rapport des dbits dnergie : W1 / W2 = mme index cardiaque pour tous les sujets normaux Egalit des grandeurs intensives : concentrations, pressions, tempratures

    Mtabolisme

    de base

    Dfinition Dfinition : dpense de fond (Watt) rapporte la surface corporelle (m), mesure dans des conditions basales Dpense nergtique r gale pour tous les animaux - mesure par la VO2

    Mtabolisme basal

    chez lhomme

    - 45-50 Watts/m de surface corporelle - 40 kcal/m/heure

    Variations

    physiologiques du

    mtabolisme de base

    Influence du sexe : - plus faible chez la femme que chez lhomme - augmentation au cours de la gestation et surtout la lactation (10 20 %) Influence ethnique et climatique : - plus faible chez les asiatique que les europens - plus faible dans les climats chauds que froids Influence de lge : - faible la naissance : 40 W/m - augmentation jusqu 6 ans : 60 65 W/m - diminution jusqu 25 ans : 50 W/m - stable, puis diminution aux ges avancs : 40 W/m

    Variations

    pathologiques

    Mtabolisme pathologique : - toute dviation de + de 10 % par rapport un mtabolisme normal Exemple de la fivre : - augmentation dpense nergtique - rduction de la prise alimentaire - amaigrissement du sujet avec le tps Exemple de lhyperthyrodie : - prsence de goitre ou dexophtalmie (saillie des globes oculaires) - augmentation dpense nergtique Exemple de lhypothyrodie : - myxdme (dme blanchtre de la peau, prise de poids) - diminution des dpenses nergtiques

  • La chaleur Temprature centrale

    des tres vivants

    - pokilotherme = temprature centrale temprature milieu ambiant - homotherme = temprature centrale constante par thermorgulation

    Propagation et

    dperdition de chaleur

    Conduction : - propagation de proche en proche des points chauds vers les points froids - K = k (T1 T2) -> K = conduction ; k = conductance thermique Radiation : - propagation sous forme dmissions dinfra-rouges - = h . T

    4 -> = puissance rayonne ; T = temprature absolue en Kelvin

    - corps noirs = corps absorbant tout le rayonnement IR - la peau = corps noir - : = h . T

    4 -> - = radiation ; T = temp. absolue de la peau ; h = cte de Planck

    Convection : - convection = change de chaleur par lintermdiaire dun fluide vecteur convection force : - dplacement du fluide du une pompe, au cur - Cp = c Q (T1 T2) -> Cp = dbit de chaleur transport ; c = chaleur massique convection libre : - dplacement du fluide du au changement de masse volumique provoqu par les changes de chaleur - : + = h(p+c) . (Tsk Tg) - : = radiation ; = convection - Tsk = temp. cutane ; Tg = temp. mesure la surface dune sphre noire

    Chaleur de

    changement dtat

    - vaporation de la sueur absorbe 2,5 kJ - E = he (Tsk Te) - E = vaporation ; Te = temp. vaporative ; he = conductance vaporatoire

    Temprature

    du corps et

    homo-

    thermie

    Dfinitions noyau central : - partie profonde du corps - 80 % de la masse corporelle - rgion homotherme rgule par thermorgulation corce : - paisseur de 2,5 cm - 20 % de la masse corporelle - rgion pokilotherme -> temprature diffrente selon les diverses rgions et selon la temprature ambiante

    Thermognse - production de chaleur dans tous les tissus - plus importante si mtabolisme actif

    Transport de chaleur

    du noyau lcorce

    Par conduction physique : - Kp = k (Tre Tsk) ; Tre = temp. centrale ; Tsk = temp. peau - Kp trs faible (car graisse = bon isolant) Par convection circulatoire : - Cp = c Qsk (Ta Tvsk) - Qsk = dbit cutan ; Ta = temp. artrielle ; Tvsk = temp. du sang veineux cutan - essentiel transport de chaleur grce la circulation cutane Precooling (pr-rafrachi) : - rafraichissement du sang artriel avant darriver la surface - rchauffement du sang veineux avant darriver en profondeur - quantitativement apprciable quaux extrmits (pied, main) car diffrence (temp. centrale temp.peau) trs grande

    Pertes de chaleur par

    la surface

    Par vaporation, au niveau : - de la peau surtout : par perspiration et sudation - des muqueuses (voies respiratoires surtout) Par radiation et convection Par conduction : - chaleur perdue par conduction avec lextrieure -> trs faible - perte de chaleur + importante si peau en contact avec leau (bon conducteur)

  • Rponses

    thermo-

    rgulatrices

    Dfinition Caractristiques des rponses thermorgulatrices : - provoques par des perturbations thermiques de mme ordre de grandeur que celles survenant dans des conditions de vie normale - effet suffisant sur les changes de chaleur pour attnuer la perturbation - disparition rapide quand la perturbation cesse Rponses non thermorgulatrices : - horripilation, chaire de poule - rponses adaptatives tardives et durables de lacclimatation (au chaud ou froid) - rponses semi-volontaires comportementales (vture, habitat)

    Tonus musculaire et

    frisson

    Frisson thermique = succession de secousses de la musculature strie - frquence de 5 10 secousses par sec - production de chaleur = 5 fois la dpense de fond - temps maximal 3 5 heures Mcanisme : 1) claquement de dents (massters) 2) intensification penda