Physiologie humaine : questions d’entraînement avec explications

1Ce qu’est la physiologie : garder l’équilibre

La physiologie est l’étude du fonctionnement de l’organisme. L’anatomie vous dit où se trouve le cœur ; la physiologie vous dit comment il pompe et comment ce pompage est régulé.

Une idée traverse toute la discipline : l’homéostasie. L’organisme maintient ses conditions internes, comme la température, la pression artérielle, la glycémie et le pH, dans une plage étroite.

La plupart de ces régulations fonctionnent par rétroaction négative. Un changement est détecté et l’organisme répond en sens inverse, de sorte que le changement diminue. Une boucle de rétroaction comporte trois parties :

1. Un récepteur (capteur) détecte le changement, par exemple des terminaisons nerveuses sensibles à la chaleur.
2. Un centre de contrôle le compare à la valeur de consigne, par exemple l’hypothalamus à environ 37 °C.
3. Un effecteur produit la réponse, par exemple les glandes sudoripares et la dilatation des vaisseaux sanguins de la peau.

La rétroaction positive est rare. Elle amplifie un changement jusqu’à ce qu’un événement soit terminé. Exemples : les contractions lors de l’accouchement (ocytocine), la coagulation du sang et le pic de LH qui déclenche l’ovulation.

2Valeurs normales et formules clés

Beaucoup de questions partent d’un nombre. Apprenez ces valeurs de repos pour un adulte en bonne santé :

• Fréquence cardiaque d’environ 60 à 100 battements par minute ; fréquence respiratoire d’environ 12 à 20 respirations par minute.
• Pression artérielle d’environ 120/80 mmHg. Le premier nombre est la pression systolique (pendant la contraction des ventricules), le second la pression diastolique (pendant leur relâchement).
• Température centrale d’environ 37 °C ; pH du sang artériel de 7,35 à 7,45.
• Potentiel de repos de la membrane d’un neurone d’environ −70 mV.

Deux formules relient le cœur et les vaisseaux :

DC est le débit cardiaque, FC la fréquence cardiaque et VES le volume d’éjection systolique, le sang pompé à chaque battement. Exemple : 70 battements/min × 70 mL = 4900 mL/min, soit environ 4,9 L/min.

PAM est la pression artérielle moyenne et RPT la résistance périphérique totale des vaisseaux. À 120/80 mmHg, PAM ≈ 80 + 40/3 ≈ 93 mmHg.

Les gaz se déplacent par diffusion, des hautes vers les basses pressions partielles. L’oxygène passe des alvéoles vers le sang ; le dioxyde de carbone passe du sang vers les alvéoles. La majeure partie du CO₂ circule dans le sang sous forme de bicarbonate.

3Comment les principaux systèmes sont régulés

Rythme cardiaque. Chaque battement naît dans le nœud sinusal (sino-atrial) de l’oreillette droite, le stimulateur naturel. Le signal se propage sur les oreillettes, puis est retardé dans le nœud auriculo-ventriculaire (AV), de sorte que les oreillettes finissent de se vider avant que les ventricules ne se contractent.

Sur un ECG, l’onde P correspond à la dépolarisation auriculaire, le complexe QRS à la dépolarisation ventriculaire et l’onde T à la repolarisation ventriculaire.

Nerfs. Dans un potentiel d’action, les ions sodium (Na⁺) entrent dans la cellule et provoquent la dépolarisation. Les ions potassium (K⁺) sortent ensuite et provoquent la repolarisation.

Rein. L’unité fonctionnelle est le néphron. Le sang est filtré dans le glomérule, et le tube contourné proximal réabsorbe la majeure partie de l’eau et du sodium filtrés.

• L’ADH (hormone antidiurétique) fait réabsorber davantage d’eau par les tubes collecteurs, de sorte que l’urine devient concentrée.
• L’aldostérone fait réabsorber du sodium par le rein et excréter du potassium. L’eau suit le sodium.
• Une pression artérielle basse dans le rein libère de la rénine. La rénine conduit à l’angiotensine II, qui rétrécit les vaisseaux et libère de l’aldostérone. C’est le système rénine–angiotensine–aldostérone.

Glucose. L’insuline abaisse la glycémie en faisant entrer le glucose dans les cellules. Le glucagon l’augmente en dégradant le glycogène dans le foie et en fabriquant du nouveau glucose.

Équilibre acido-basique. Le CO₂ agit comme un acide. Trop de CO₂ (respiration lente) provoque une acidose respiratoire ; trop peu (respiration rapide) provoque une alcalose respiratoire. Les variations du bicarbonate provoquent une acidose ou une alcalose métabolique.

4Comment raisonner sur une question de physiologie

La plupart des questions de physiologie décrivent un changement et demandent ce qui se passe ensuite. Raisonnez comme sur une chaîne :

1. Nommez d’abord la variable qui a changé, comme le volume sanguin, le CO₂ ou le glucose.
2. Demandez-vous quel récepteur la détecte, comme les barorécepteurs pour la pression ou les chimiorécepteurs pour le CO₂ et l’oxygène.
3. Trouvez la réponse et son sens. Avec une rétroaction négative, la réponse s’oppose au changement.
4. Suivez les effets avec les formules, par exemple DC = FC × VES et PAM = DC × RPT.
5. Vérifiez les autres organes qui interviennent, comme le rein, qui agit plus lentement par l’intermédiaire d’hormones.

Écrivez de petites flèches au fur et à mesure : « volume ↓ ⇒ VES ↓ ⇒ DC ↓ ⇒ PAM ↓ ». Cela garde clair le sens de chaque changement.

5Un exemple détaillé

Suivez la chaîne un maillon à la fois. Essayez de prédire le maillon suivant avant de l’ouvrir.

6Erreurs fréquentes

• Croire que la rétroaction amplifie un changement. La plupart des régulations sont des rétroactions négatives, qui le réduisent.
• Confondre l’ADH (retient l’eau) et l’aldostérone (retient le sodium, élimine le potassium).
• Interpréter l’onde T comme une activité auriculaire. C’est la repolarisation ventriculaire ; la repolarisation auriculaire est masquée dans le complexe QRS.
• Inverser l’équilibre acido-basique. Une respiration rapide élimine le CO₂, donc le pH augmente : alcalose respiratoire.
• S’attendre à ce que la pression artérielle baisse en premier lors d’une perte de sang. La fréquence cardiaque augmente généralement d’abord, car les réflexes maintiennent la pression.
• Confondre le sens de la diffusion : les gaz vont toujours des hautes vers les basses pressions partielles.

7À quoi ressemblent les questions d’examen

• Facile (termes clés et faits) : valeurs normales et fonctions. Par exemple la fréquence respiratoire normale, le rôle des plaquettes ou l’emplacement du stimulateur cardiaque.
• Moyen (application des notions) : mécanismes. Comment agit une hormone, ce que montre une onde d’ECG, ou comment varie une formule comme DC = FC × VES.
• Difficile (cas et analyse) : un patient ou une expérience. Vous lisez des gaz du sang, prédisez des signes de choc, expliquez un œdème ou reliez une maladie au mécanisme défaillant.

Pour les questions difficiles, dessinez la chaîne de flèches. Partez du premier changement et laissez la rétroaction négative vous donner le sens de chaque réponse.