La physiologie étudie le fonctionnement des organismes vivants, là où l'anatomie en décrit les structures. Ce premier chapitre installe le vocabulaire et la logique commune à tout le module : milieu intérieur, homéostasie, compartiments liquidiens, boucles de régulation. Toutes les grandes fonctions étudiées ensuite — circulation, respiration, digestion, excrétion, reproduction — se lisent comme des variantes de ce même schéma, et les questions de cours d'ouverture des examens de S5 portent presque toujours dessus.
1. Physiologie, anatomie et niveaux d'organisation
La physiologie est l'étude des fonctions des organismes vivants et des mécanismes qui les rendent possibles ; elle se décline en spécialités (physiologie cardiovasculaire, respiratoire, digestive, rénale, neurophysiologie, endocrinologie). L'anatomie, elle, donne une image statique des structures. Les deux disciplines sont indissociables : la structure explique la fonction, comme la finesse de la barrière alvéolo-capillaire explique la rapidité des échanges gazeux, ou l'épaisseur du ventricule gauche explique la pression qu'il développe.
L'organisme s'organise en niveaux emboîtés : molécules → cellules → tissus → organes → systèmes → organisme. Chaque cellule est spécialisée mais dépend d'un environnement stable pour vivre. Quatre grandes fonctions assurent cette stabilité en reliant la cellule au monde extérieur : la respiration (apport d'O2, rejet de CO2), la circulation (transport), la digestion (apport de nutriments) et l'excrétion (élimination des déchets). La reproduction, elle, ne sert pas l'individu mais la perpétuation de l'espèce.
2. Milieu intérieur et compartiments liquidiens
Claude Bernard a formulé l'idée fondatrice : la fixité du milieu intérieur est la condition de la vie libre. Le milieu intérieur, c'est le liquide extracellulaire qui baigne les cellules : plasma et liquide interstitiel. L'eau représente environ 60 % de la masse corporelle chez l'adulte, répartie en deux grands compartiments : le liquide intracellulaire (près de deux tiers de l'eau totale) et le liquide extracellulaire (environ un tiers), lui-même partagé entre liquide interstitiel et plasma, auxquels s'ajoutent la lymphe et les liquides transcellulaires.
Les compositions ioniques de ces compartiments sont très différentes et cette différence est entretenue activement. Le liquide extracellulaire est riche en Na+, Cl− et HCO3− ; le liquide intracellulaire est riche en K+, en phosphates et en protéines. Cette asymétrie, maintenue par la pompe Na+/K+-ATPase, est à l'origine du potentiel de membrane et donc de toute l'activité électrique du cœur, du muscle et du neurone. Une variation forte de la kaliémie ou de la natrémie modifie l'excitabilité cellulaire et menace directement la vie.
3. L'homéostasie et les boucles de régulation
L'homéostasie est le maintien des variables du milieu intérieur (température, pH, osmolarité, glycémie, pression artérielle, PO2 et PCO2) à l'intérieur de limites étroites, malgré les variations du milieu extérieur. Elle repose sur des boucles de régulation comportant quatre éléments : un capteur (barorécepteur, chémorécepteur, osmorécepteur, thermorécepteur), un centre intégrateur (le plus souvent bulbaire ou hypothalamique) qui compare la valeur mesurée à une valeur de consigne, un effecteur (muscle, glande) et une réponse qui corrige l'écart.
La quasi-totalité de ces boucles fonctionne par rétrocontrôle négatif : la réponse s'oppose au stimulus initial et ramène la variable vers sa consigne. C'est le cas du baroréflexe, de la régulation de la ventilation par la PCO2, de la sécrétion d'ADH par l'osmolarité, du rétrocontrôle des stéroïdes sexuels sur l'hypophyse. Le rétrocontrôle positif, plus rare, amplifie le stimulus jusqu'à un événement terminal : pic de LH avant l'ovulation, contractions utérines de l'accouchement sous ocytocine, cascade de la coagulation.
4. Communication nerveuse et communication hormonale
Deux systèmes intégrateurs coordonnent les organes. Le système nerveux autonome agit vite et de façon ciblée : sa division sympathique (médiateur noradrénaline, récepteurs adrénergiques) prépare à l'effort — accélération cardiaque, bronchodilatation, vasoconstriction, ralentissement de la digestion ; sa division parasympathique (médiateur acétylcholine, nerf vague X) domine au repos — ralentissement cardiaque, stimulation des sécrétions et de la motilité digestives. Le système endocrinien agit plus lentement mais plus durablement, par des hormones véhiculées par le sang jusqu'à des cellules cibles porteuses de récepteurs spécifiques.
Les deux systèmes se rejoignent au niveau de l'axe hypothalamo-hypophysaire, véritable chef d'orchestre : l'hypothalamus commande l'antéhypophyse par des neurohormones libérées dans le système porte, et sécrète lui-même l'ADH et l'ocytocine stockées dans la posthypophyse. On distingue les communications endocrine (à distance par le sang), paracrine (sur les cellules voisines, comme l'histamine dans l'estomac), autocrine (sur la cellule elle-même) et neurocrine (par la synapse).
Ensemble des processus qui maintiennent constantes, dans des limites physiologiques étroites, les caractéristiques du milieu intérieur, malgré les variations du milieu extérieur.
Liquide extracellulaire qui baigne toutes les cellules de l'organisme, constitué du plasma et du liquide interstitiel ; c'est lui, et non le milieu extérieur, qui est régulé.
| Système nerveux | Système endocrinien | |
|---|---|---|
| Messager | Neurotransmetteur | Hormone |
| Voie | Fibre nerveuse (synapse) | Sang |
| Délai | Milliseconde | Minutes à heures |
| Durée d'action | Brève | Prolongée |
| Cible | Précise, un effecteur | Toute cellule portant le récepteur |
Les deux systèmes de commande de l'organisme
- Physiologie = étude des fonctions ; anatomie = étude des structures ; structure et fonction sont indissociables.
- Eau ≈ 60 % de la masse corporelle : deux tiers intracellulaire, un tiers extracellulaire (interstitiel + plasma).
- Liquide extracellulaire riche en Na⁺ et Cl⁻, liquide intracellulaire riche en K⁺ : asymétrie entretenue par la pompe Na⁺/K⁺-ATPase.
- Boucle de régulation = capteur → centre intégrateur → effecteur ; presque toujours par rétrocontrôle négatif.
- Rétrocontrôle positif : pic de LH, accouchement, coagulation.
- Sympathique = effort (noradrénaline) ; parasympathique = repos et digestion (acétylcholine, nerf vague).
Les épreuves de S5 (FSR, FSSM, FSDM, FS Ben M'Sik, FP Safi) commencent souvent par une question de cours sur l'homéostasie ou par un schéma de boucle de régulation à légender. Attends-toi aussi à un tableau sympathique / parasympathique et à la répartition des compartiments liquidiens. Piège classique : confondre rétrocontrôle négatif et positif, ou dire que c'est le milieu extérieur qui est maintenu constant alors que c'est le milieu intérieur.