Homéostasie - TFO

L’homéostasie 

Guide pédagogique 

Le présent guide sert de complément à la série d’émissions intitulée L’homéostasie 

produite par TFO. Ce guide s’adresse aux enseignants et enseignantes 

du cours de biologie SBI4U de 12 e année. 

Le guide – Édition 1988 

Traduction de la version anglaise : Compagnie de traduction Universelle 

Le guide – Édition 2009 

Responsable de projet : Annette Lalonde 

Révision pédagogique : François Lépine 

Pour obtenir des copies des émissions de la série L’homéostasie : 

• Vous pouvez enregistrer les émissions lors de leur diffusion sur les ondes de TFO. 

• Consultez le site www.tfo.org/diffusion pour connaître la date de la prochaine diffusion ou 

téléphonez au 1.800.387.8435, poste 2388 pour une diffusion spéciale. 

• Les écoles de langue française de l’Ontario peuvent visionner les émissions de cette série 

directement sur le site web www.tfo.org/ressources. Les écoles des Conseils scolaires qui 

se sont abonnés au service d’accès en ligne de TFO peuvent aussi y accéder par ce site. 

Pour obtenir des exemplaires supplémentaires de ce guide : 

• Vous pouvez l’imprimer à partir du site www.tfo.org/guides. 

• Vous avez le droit d’en faire des photocopies à volonté. 

• Vous pouvez l’acheter auprès du Centre franco-ontarien de ressources pédagogiques à Ottawa en 

appelant au 1.877.742.3677, poste 228 (Ontario) ou au 1.877.747.8003, poste 228 (Canada). 

Renseignements : tfoliaison@tfo.org 

© L’Office des télécommunications éducatives de langue française de l’Ontario, septembre 2009.

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Table des matières 

Émission 1 : L’adaptation aux changements 241601 

(Introduction à l’homéostasie) 

Émission 2 : La mer intérieure 241602 

(Régulation des liquides de l’organisme) 

Émission 3 : L’osmorégulation 241603 

(Réglage précis du contrôle des liquides de l’organisme) 

Émission 4 : Le cycle de la rétroaction 241604 

(Un principe directeur de l’homéostasie) 

Émission 5 : L’équilibre biochimique 241605 

(Régulation de la chimie de l’organisme) 

Émission 6 : Les hormones messagères 241606

Émission 1 : L’adaptation aux changements (241601) 

(Introduction à l’homéostasie) 

Liens au programme-cadre de Sciences du ministère de l’Éducation de l’Ontario 

Attentes et contenus 

Bien que cette série touche à quelques contenus des cours de 11 e année, 

elle s’adresse principalement aux élèves de 12 e année de biologie pré-universitaire. 

SBI4U 

Attente 

Analyser, en appliquant la méthode scientifique, les mécanismes de rétroaction 

qui maintiennent l’équilibre chimique et physique chez les organismes vivants. 

Contenus d’apprentissage 

• Expliquer l’action des hormones sur les mécanismes de rétroaction 

(par exemple, expliquer les mécanismes de rétroaction exercés par les hormones mâles est femelles). 

• Analyser les processus homéostatiques associés au maintien de l’équilibre thermique, 

hydrique, ionique et acido-basique lors de stress et de traitements médicaux 

(par exemple, décrire les mécanismes de rétroaction, le système tampon du sang 

lors d’exercices physiques, l’effet de la chimiothérapie sur la réponse homéostatique 

et l’effet des substances allergène sur l’homéostasie). 

Objectifs de l’émission 

Les élèves devraient pouvoir : 

1. reconnaître le fait que tout organisme a besoin d’assurer la régulation 

de son milieu intérieur; 

2. citer des exemples de régulation de substances ou d’états dans l’organisme; 

3. reconnaître que l’organisme maintient un état d’équilibre dans des limites étroites 

en stabilisant les fluctuations; 

4. reconnaître que Claude Bernard est le créateur du concept de l’état d’équilibre et 

de la régulation du milieu intérieur et expliquer qu’il a émis cette hypothèse 

l’année même où Charles Darwin présentait sa théorie de la sélection naturelle, 

en 1859. 

5. définir l’homéostasie et savoir que Walter Cannon est l’auteur de ce terme; 

6. décrire un système de régulation type et expliquer l’interdépendance de 

ses divers éléments : le récepteur. Le centre de contrôle, l’effecteur et la boucle 

de rétroaction. 

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Émission 1 : L’adaptation aux changements

Description de l’émission 

Depuis les origines de la vie, tout organisme a dû lutter pour se maintenir en vie 

malgré les variations du milieu ambiant. Comment les organismes peuvent-ils 

supporter des conditions extrêmes qui menacent leur existence? Par le mécanisme 

de l’homéostasie, c’est-à-dire l’ajustement de leur milieu intérieur de manière à 

compenser les variations du milieu extérieur. 

Le chien qui dort semble inconscient de son environnement, cependant, 

des récepteurs internes surveillent constamment les conditions ambiantes et 

effectuent les ajustements nécessaires. Ainsi, pour compenser une baisse de 

température, les muscles de la peau hérissent les poils, ce qui augmente le nombre 

d’alvéoles isolantes. De plus, le frisson crée de la chaleur dans les muscles situés sous 

la peau. Si le chien a trop chaud, le halètement rafraîchit son corps grâce à 

l’évaporation de l’eau qui se trouve dans ses poumons et sur sa langue. 

Ces mécanismes automatiques contribuent à maintenir la température du corps 

dans des limites étroites. 

La température n’est toutefois pas le seul facteur que l’organisme maintient dans 

des limites étroites; il y en a beaucoup d’autres. Prenons l’exemple de la glycémie. 

Lorsqu’un lion ou un tigre tue sa proie, il la dévore jusqu’à ce qu’il soit rassasié. 

La proie consommée, l’animal n’en tuera peut-être pas d’autres avant plusieurs jours. 

Les humains eux-mêmes ne mangent pas toujours de façon régulière : certains jours, 

ils mangent trop; d’autres, ils sautent des repas. Malgré cela, tous les organismes 

maintiennent en tout temps un taux de glycémie à peu près constant. 

La régulation de la glycémie et de la température corporelle ne sont que deux 

exemples du principe de l’homéostasie. Le célèbre physiologiste français, Claude 

Bernard, proposa en 1859 la théorie de l’état d’équilibre : le maintien de conditions 

constantes à l’intérieur de l’organisme. La même année, Charles Darwin publiait 

De L’origine des espèces par voie de sélection naturelle. Ces deux théories ont 

contribué de façon égale à l’avancement de la science dans leurs environnements : 

un milieu extérieur qui varie constamment et un milieu intérieur qui reste presque 

toujours stable grâce à une régulation minutieuse. 

Bernard : Tous les mécanismes vitaux, si variés soient-ils, tendent vers le même but : 

le maintien de conditions de vie constantes dans le milieu intérieur. 

La stabilité du milieu intérieur confère à l’organisme une indépendance 

qui lui permet d’atteindre son plein épanouissement. * 

Le principe de la régulation du milieu intérieur est demeuré sans nom jusqu’en 

1930 environ, année où le physiologiste américain Walter B. Cannon a créé le terme 

homéostasie, du grec homoisos « semblable » et stasis « position ». On pourrait 

donc définir l’homéostasie comme étant la préservation de la constance dans 

le milieu intérieur d’un organisme; on en parle souvent comme du maintien 

d’un état d’équilibre à l’intérieur d’un organisme. 

* Source: Olmstead, J. et E.E. Olmstead, Claude Bernard and the Experimental Method 

in Medicine, Abelard Schuman Company Ltd., New York, 1952, p. 224. 

5 



Toutefois, les mécanismes de l’homéostasie ne maintiennent pas des points de 

repère absolus et immuables. Ils permettent habituellement une certaine fluctuation 

au-dessus et au-dessous du point de repère. Par exemple, si vous notiez 

la température de votre corps toutes les deux minutes, vous pourriez obtenir 

le graphique illustré à la figure 1. 

Figure 1 

Ainsi, lorsqu’on dit que la température du corps humain est de 37 O C, ce chiffre 

représente la moyenne de nombreuses variations. Si l’on considère 37 O C comme 

la température « normale », c’est qu’on a calculé la moyenne des températures 

relevées chez un grand nombre d’individus; ainsi, votre température normale pourrait 

être supérieure ou inférieure à cette moyenne. La température du corps humain varie 

en effet selon le moment de la journée et l’occupation. Lorsqu’on a de la fièvre, ou 

au moment de l’ovulation, le point de repère est plus élevé. Pour mieux comprendre 

ces fluctuations, on peut comprendre l’exemple du thermostat qui règle la 

température d’une pièce. 

Les points de repère pour la régulation de la température varient selon les types 

d’organismes. Ainsi, les oiseaux maintiennent la température de leur corps environ 

cinq degrés au-dessus de celle des mammifères en raison de la vitesse plus élevée de 

leur métabolisme. Comme les oiseaux et le mammifères présentent une température 

presque constance, on les désigne par le mot homéotherme. Le graphique qui 

représente la température corporelle de ces organismes lorsqu’ils sont soumis à une 

augmentation de la température ambiante (figure 2) comporte un tracé plat où 

les mécanismes homéostatiques peuvent maintenir la température dans des limites 

étroites. Au-delà de certains points, les mécanismes ne sont plus en mesure de 

protéger l’organisme contre des températures extrêmes. 

Par contre, le graphique représentant la température des animaux à sang froid 

lorsqu’ils sont soumis aux mêmes conditions de température est bien différent 

(figure 3). 

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Figure 2 Figure 3 

Ces animaux sont désignés par le mot poïkilotherme parce que leur température varie 

selon celle du milieu ambiant. Les organismes peuvent s’adapter aux variations que 

subissent divers facteurs de leur environnement. Si l’on trace la courbe des facteurs 

contrôlés en fonction des variations du milieu, elle ressemble dans tous les cas à 

celle de l’organisme homéotherme soumis à une augmentation de la température 

ambiante. Ainsi, les mécanismes homéostatiques stabilisent la teneur en eau du corps, 

les taux de glucose, de sodium, de calcium et d’hydrogène et le nombre d’ions de 

potassium dans le sang, ainsi que la pression artérielle. Comment ces mécanismes 

fonctionnent-ils? 

Tout système de régulation doit comprendre un récepteur capable de détecter 

les agressions ou les changements subis par l’organisme. Ce récepteur pourrait aussi 

s’appeler un détecteur, et il doit être capable de communiquer ce qu’il a détecté. 

Pour ce faire, il envoie ordinairement un message sous forme de signal chimique 

ou d’influx nerveux. Ce message atteint un centre de contrôle qui choisit alors une 

réponse appropriée et envoie à son tour le message qui va déclencher cette réaction. 

Le message est transmis à un effecteur, qui est le plus souvent une glande ou un 

muscle, des cils ou des flagelles. Dans un mécanisme homéostatique efficace : 

l’effecteur ou la réponse qu’il fournit, doit émettre un signal afin d’arrêter le 

récepteur ou de le réactiver de sorte qu’il envoie d’autres simulations. Cette étape 

s’appelle la boucle de rétroaction (figure 4). Pour l’émission, on a choisi un protiste 

unicellulaire, l’euglène, pour illustrer un tel système de régulation (figure 5). 

Figure 4 

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Figure 5. L’euglène, un protiste cellulaire 

D’autres mécanismes homéostatiques sont efficaces pour les organismes qui 

fonctionnent au niveau tissulaire, comme les champignons, les éponges et les plantes. 

Les animaux plus évolués présentent des réactions plus complexes fondées sur 

le système nerveux. Qu’il s’agisse d’organismes unicellulaires ou d’organismes de 

grande taille comptant des milliards de cellules, les mécanismes homéostatiques 

contribuent au maintien de la vie. 

Avant le visionnement 

La première émission présente le principe de l’homéostasie. Pour que les élèves soient 

plus en mesure de comprendre les concepts présentés, leur enseigner la physiologie 

de plusieurs vertébrés (mammifères ou humains). 

Effectuer les activités 1, 2 et 3 avant le visionnement afin de mieux préparer les élèves 

à l’émission. S’ils n’ont pas étudié l’euglène au cours des années scolaires précédentes, 

leur décrire sa structure et leur montrer que ce protiste peut être autotrophe ou 

hétérotrophe. 

L’analogie du thermostat (activité 3) permet de comprendre le principe fondamental 

de l’homéostasie. 

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Après le visionnement 

Animer une discussion sur les concepts présentés pour permettre aux élèves 

de consolider leurs connaissances. Passer ensuite aux questions récapitulatives 

de l’activité 4. 

Activité 1 : Les variations de température chez l’homme 

Matériel 

• 1 thermomètre médical par équipe 

• Une horloge ou une montre qui indique les secondes 

Marche à suivre 

1. Après être resté assis au repos pendant au moins cinq minutes, notez 

votre température toutes les deux minutes pendant dix minutes. Pour plus de 

précision, procédez chaque fois de la même façon : secouez le thermomètre 

jusqu’à ce que le liquide atteigne le même point minimal de l’échelle, placez 

la cuvette du thermomètre sous votre langue, toujours dans la même position, 

pendant exactement 60 secondes attendez encore précisément 60 secondes 

avant de remettre le thermomètre dans la bouche. Tracez la courbe point 

par point des résultats sur le graphique (figure 6). 

Figure 6 

2. Faites un exercice modéré : sautez sur place pendant deux minutes. Après cela, 

prenez tout de suite votre température. Notez-la encore après cinq et dix minutes. 

Tracez la courbe point par point des résultats sur un graphique semblable à celui 

de la figure 6. 

3. Faites un exercice vigoureux : montez et descendez un escalier en courant pendant 

deux minutes. Prenez votre température tout de suite après. Tracez la courbe point 

par point des résultats sur un graphique semblable à celui de la figure 6. 

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Questions 

1. Qu’est-ce que le graphique vous indique sur votre température corporelle au 

repos? Quelle hypothèse pourriez-vous proposer pour expliquer vos observations? 

Avez-vous assez de données pour calculer votre température « normale »? 

2. Quels sont les effets immédiats et à long terme d’un exercice modéré et d’un 

exercice vigoureux? Vos résultats sont-ils compatibles avec ceux des autres élèves? 

Essayez d’expliquer ce qui se passe dans votre organisme de façon à correspondre 

à vos observations. 

Activité 2 : Phototaxie des flagellés verts 

Matériel 

• 2 bocaux à culture contenant des euglènes vivantes (ou des chlamydomonas) 

• papier noir, ciseaux 

• microscopes, lames à rainures, lamelles 

• compte-gouttes, cellulose de méthyle 


1. Plusieurs heures avant le début du cours, couvrez l’un des bocaux à culture à l’aide 

d’un papier noir où vous aurez taillé un trou enforme de lettre ou de cercle de 1 cm 

de diamètre. Laisser l’autre bocal découvert pour l’utiliser comme cas témoin. 

Placez les deux cultures dans un endroit bien éclairé. 

2. Pendant le cours, enlevez le papier noir. Demandez aux élèves de comparer 

la distribution des unicellulaires dans les bocaux. Leur demandez de faire 

des hypothèses qui expliqueraient leurs observations. 

3. Demandez aux élèves d’examiner quelques unicellulaires au microscope en 

déposant une gouttelette de culture sur une lames à rainures. Leur demandez 

de dessiner un unicellulaire type. Les invitez à observer les unicellulaires pendant 

plusieurs minutes pour découvrir comment ils se déplacent. Si les unicellulaires 

bougent trop rapidement pour permettre l’observation, ajoutez une goutte de 

solution de cellulose de méthyle pour les ralentir. Leur demandez s’ils peuvent 

déceler d’autres changements chez les unicellulaires. 

Questions pour pousser le raisonnement des élèves 

1. Comment les unicellulaires réagissent-ils à la lumière? 

2. Quel avantage ce comportement pourrait-il conférer à l’unicellulaire? 

3. Quelles structures de l’unicellulaire pourraient détecter la lumière? 

4. Quelles structures de l’unicellulaire pourraient provoquer une réaction 

à la lumière? Comment ces structures fonctionnent-elles? 

5. Quelle pourrait être la fonction de la vacuole contractile? 

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Activité 3 : L’analogie entre le thermostat et la régulation 

de la température corporelle 

• Comment un thermostat règle-t-il la température d’une pièce? 

• Sur quels points le fonctionnement du thermostat est-il semblable 

à la régulation de la température corporelle (figure 7)? 

Figure 7 : Exemple du thermostat dessiné au tableau pendant la discussion 

Activité 4 : Questions récapitulatives 

1. Pourquoi les organismes ont-ils besoin d’assurer la régulation de leur milieu 

intérieur? 

2. Quelles entités (conditions et substances) l’organisme stabilise-t-il? 

(Nommez une condition, deux molécules et deux ions qui subissent 

cette régulation.) 

3. Donnez une définition de l’homéostasie. 

4. Quel scientifique a élaboré la théorie relative à la régulation du milieu intérieur? 

D’après lui, quel avantage la régulation du milieu intérieur présentait-elle pour 

l’organisme? Comment cette théorie a-t-elle été utile pour la physiologie? 

5. Tracez le schéma d’un système de régulation type et expliquez comment 

chaque élément contribue à maintenir l’homéostasie dans un organisme. 

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Émission 2 : La mer intérieure (241602) 

(Régulation des liquides de l’organisme) 


SBI4U 

Attente 





1. Comprendre l’importance du contrôle de l’eau à l’intérieur d’un organisme, 

et identifier les deux types de « compartiments » dans lesquels l’eau est répartie : 

les liquides extracellulaires (LEC) et les liquides intracellulaires (LIC); 

2. Comprendre l’hypothèse de MacCallum selon laquelle « le lien qui existe au niveau 

de la composition des liquides des organismes variés par rapport à la composition 

de l’eau de mer semble ne laisser aucun doute concernant l’origine de la vie sur 

la terre »; 

3. Énumérer trois ions et trois molécules qui, dans les liquides d’un organisme, 

sont maintenus en équilibre homéostatiques dans des limites étroites; 

4. Expliquer les processus de l’osmose, de la diffusion, de l’exocytose et de 

l’endocytose en tant que mécanismes homéostatiques s’exerçant au niveau 

cellulaire; 

5. Expliquer l’hypothèse se rapportant aux mécanismes appelés « pompes à ions » 

qui maintiennent les concentrations de sodium et de potassium dans les LIC. 


L’émission 2 traite du milieu intérieur tel que l’a défini Claude Bernard. 

Pour Bernard, l’organisme maintient son milieu intérieur en état d’équilibre 

afin de se protéger contre les variations extrêmes de l’environnement. 

Tous les organismes sont en grande partie constitués d’eau; le maintient de 

cette proportion dans des limites raisonnables pose cependant certains problèmes. 

Considérons par exemple un unicellulaire comme l’amibe, qui vit dans les bassins 

d’Eau douce. On trouve, à l’intérieur de sa cellule unique, un certain nombre 

de solutés, dont des sucres et les ions de plusieurs types de sels. 

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Émission 2 : La mer intérieure

Par osmose, l’eau du milieu extérieur, qui contient plus de molécules d’eau par 

volume de solution que l’eau du milieu intérieur, pénètre constamment dans la cellule 

en traversant sa membrane. Pour éviter que son milieu ne devienne trop dilué et 

pour ne pas éclater comme le font des globules rouges dans l’eau pure, l’amibe 

évacue l’excès d’eau grâce à un organite appelé vacuole contractile. La vacuole se 

remplit lentement d’eau, puis rejette son contenu en se contractant. Le processus 

se répète ainsi sans arrêt. 

La diffusion est un autre processus par l’entremise duquel les substances se déplacent 

sous l’action moléculaire des endroits où leur concentration est élevée vers ceux 

où elle est faible. C’est grâce à la diffusion que l’oxygène et le bioxyde de carbone 

peuvent traverser la membrane cellulaire de l’amibe. Les ions essentiels à la vie, 

comme le potassium et le calcium, sont également attirés dans le cytoplasme de 

l’amibe, à travers la membrane cellulaire, par des pompes moléculaires qui utilisent 

de l’énergie pour accomplir ce transport actif. Des unicellulaires comme l’amibe sont 

donc en mesure de régulariser leur milieu intérieur. Ce qui leur permet de survivre. 

Contrairement aux unicellulaires, les organismes pluricellulaires comportent 

deux milieux intérieurs différents : 

• Le liquide à l’intérieur des cellules ou liquide intracellulaire (LIC); 

• Le liquide qui entoure les cellules et dans lequel elles baignent ou 

liquide extracellulaire (LEC). 

Figure 1. Comparaison des concentrations d’ions dans l’eau de mer et dans liquides 

(LEC) de plusieurs organismes, le sodium servant d’étalon (100 unités). 

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Ainsi, le LEC s’apparente au bassin où vit l’amibe; en effet, il constitue pour chaque 

cellule un milieu aqueux qui fournit les éléments essentiels à la vie, tout en évacuant 

les déchets. Si on compare la composition chimique du LEC chez des organismes 

très différents les uns des autres, on constate le fait très étonnant que les types et 

les concentrations d’ions présentent de grandes ressemblances (voir la figure 1). 

En fait, les concentrations sont à peu près identiques à celles qu’on trouve dans l’eau 

de mer. C’est d’ailleurs cette constatation qui a incité un physiologiste canadien, 

A.B. MacCallum, à déclarer, il y a environ soixante ans, que de telles similitudes sont 

la preuve que la vie a commencé dans la mer. Les mécanismes homéostatiques ont-ils 

évolué de façon que les organismes puissent maintenir un milieu intérieur semblable 

au milieu marin des temps préhistoriques? Portons-nous encore à l’intérieur de 

nous-mêmes, après environ 3 milliards d’années d’évolution, un milieu qui ressemble 

au milieu marin originel? L’océan que nous connaissons aujourd’hui a évolué quelque 

peu; les fleuves ont en effet déversé dans la mer des sels et différents ions d’origine 

terrestre, qui ont rendu les océans plus salés qu’au moment où la vie a commencé. 

En moyenne, le corps humain est constitué d’eau à environ 66% : ce pourcentage est 

plus élevé chez les nouveau-nés et moins élevé chez les femmes, qui emmagasinent 

plus de graisses. L’eau est à la fois le solvant et le véhicule des liquides organiques. 

Elle se répartit dans le corps dans trois « compartiments » (ou régions) principaux. 

Les deux tiers de l’eau du corps se trouvent dans le LIC, c’est-à-dire à l’intérieur 

des cellules (voir la figure 2a). Le tiers qui reste se répartit comme suit : un quart 

constitue le plasma sanguin et les trois quarts se trouvent sous forme de lymphe 

dans les liquides qui entourent les cellules (voir la figure 2b). Il existe un équilibre 

dynamique entre les trois compartiments. Grâce à l’osmose et à un certain nombre 

d’autres processus mécaniques, l’eau peut s’écouter facilement d’un compartiment 

à un autre (voir la figure 2c). 

Figure 2a Figure 2b Figure 2c 

Lorsque nous buvons une grande quantité de liquide, nous absorbons une part 

importante de l’eau par les parois de l’estomac et des intestins. Pendant un certain 

temps, le volume sanguin augmente et les liquides de l’organisme sont plus dilués 

(voir la figure 2d). Trois types de récepteurs détectent la pression supplémentaire 

qui s’exerce sur notre système : les récepteurs de dilution, de volume et de pression. 

Les contrôles homéostatiques sont alors mis en œuvre et, en moins de trois heures, 

l’excès de liquide est excrété sous forme d’urine (voir la figure 2e). 

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Figure 2d Figure 2e 



Si on compare les concentrations des différents ions que comportent les liquides de 

l’organisme (voir activité 2), on se rend compte qu’il y a peu de variation entre le 

plasma et le liquide interstitiel (entre les cellules). Les liquides passent facilement, 

semble-t-il, des vaisseaux sanguins aux espaces extracellulaires, et vice-versa, en raison 

du caractère poreux des parois des capillaires. 

Il y a cependant une différence marquée entre le LEC et le LIC. De toute évidence, les 

membranes cellulaires exercent un contrôle actif sur les éléments qui entrent dans les 

cellules ou qui en sortent. Pour pomper à l’intérieur de la cellule les ions dont celle-ci 

a besoin et rejeter les ions indésirables, les membranes cellulaires doivent utiliser de 

l’énergie sous forme d’adénosine triphospate (ATP). 

Le potassium est un ion très important à l’intérieur des cellules. Il contribue au 

maintien de la pression osmotique intercellulaire ainsi qu’à la régulation du pH. Il 

favorise les réactions nécessaires au métabolisme des hydrocarbures et des protéines 

et joue un rôle essentiel dans la polarisation de la membrane, un mécanisme qui 

intervient dans la propagation de l’influx nerveux et dans la contraction des fibres 

musculaires. Quatre-vingt-dix-huit pour cent du potassium que contient le corps se 

trouve à l’intérieur des cellules; on n’en trouve donc que deux pour cent à l’extérieur 

de celles-ci. Le potassium est en majeure partie lié aux protéines qui constituent les 

cellules, le reste étant attiré vers les ions phosphate inorganiques : 

L’être humain adulte puise en moyenne de 2 à 3,5 grammes de potassium par jour 

dans ses aliments. Il en excrète à peu près la même quantité. Ce roulement quotidien 

touche donc de 1,5 à 5% de la teneur totale en potassium de l’organisme. 

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Figure 3 

Notons que les pertes sont plus considérables en cas de maladie, d’accident ou 

d’intervention chirurgicale. L’organisme n’emmagasine pas le potassium; il doit donc 

en absorber chaque jour pour satisfaire ses besoins. Pour maintenir à l’intérieur des 

cellules une quantité de potassium 30 fois supérieure à celle du LEC, la membrane 

cellulaire comporterait, selon l’hypothèse la plus vraisemblable, des pompes de 

transport actif qui expulseraient les ions sodium, tout en aspirant les ions potassium. 

Signalons que les ions sodium sont environ 30 fois plus concentrés à l’extérieur 

des cellules qu’à l’intérieur, le rapport étant inverse en ce qui concerne les ions 

de potassium. On trouvera à la figure 3 l’un des fonctionnements possibles de 

ces pompes. 


Demander aux élèves d’effectuer les activités 1 et 3 afin de mieux comprendre 

les difficultés auxquelles les cellules doivent faire face en milieu aqueux et 

les mécanismes qui permettent aux unicellulaires de les surmonter. 

Présenter au préalable les données fournies à l’activité 2, c’est-à-dire 

les concentrations relatives des différents ions qui comportent les liquides 

de l’organisme. (Ces données défilent si vite pendant le visionnement.) 

Expliquer les unités dites « milliéquivalents » (voir la note de l’activité 2). 


Guider les élèves pendant les activités et discuter des points traités au cours de 

l’émission. Demander aux élèves de rédiger des commentaires sur les concepts 

étudiés en répondant aux questions récapitulatives. 

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Activité 1 : Les effets de l’environnement sur les cellules 

Planifier une activité pour permettre aux élèves d’étudier les effets de différents 

liquides extracellulaires sur les globules rouges. Les élèves découvriront que, pour 

conserver leur état normal, les globules rouges doivent être entourés d’un plasma 

dont la solution de chlorure de sodium s’approche une molarité de 0,9 %. 

Dans l’eau pure, les globules rouges absorbent trop d’eau par osmose, ce qui 

provoque leur explosion; cette destruction est appelée hémolyse. 

Par contre, lorsque les globules baignent dans une solution hypertonique comme 

une solution de chlorure de sodium à 10 %, les globules subissent une réaction 

appelée plasmolyse par laquelle ils se contractent et perdent leur eau; on donne 

aussi au résultat de cette modification le nom de crénelure. 

Activité 2 : Comparaison des concentrations d’ions dans les liquides 

du corps humain 


Examinez le tableau suivant des concentrations d’ions dans les trois compartiments 

du corps. Comparez les concentrations des différents ions* afin de déterminer quels 

mécanismes sont à l’origine des écarts observés. 

LIQUIDE EXTRACELLULAIRE (LEC) LIQUIDE INTRACELLULAIRE (LIC) 

IONS Plasma sanguin Entre les cellules À l’intérieur des cellules 

Sodium 142 145 5 

Potassium 5 4 150 

Calcium 5 3 1 

Magnésium 3 2 40 

Chlorure 104 116 5 

Bicarbonate 27 27 10 

Hydrogène de phosphate 2 3 110 

Questions 

1. Pourquoi les chiffres de la première et de la deuxième colonne sont-ils à peu 

près semblables? 

2. Que doivent faire les membranes cellulaires pour maintenir une faible 

concentration d’ions sodium à l’intérieur des cellules? 

3. Y a-t-il d’autres ions dont la répartition dans les trois compartiments est semblable à 

celle des ions sodium? Quel rapport peut-il y avoir entre ces ions et les ions sodium? 

4. Comparez les concentrations d’ions potassium et les concentrations d’ions sodium. 

Que doivent faire les membranes cellulaires pour maintenir la concentration 

appropriée d’ions potassium à l’intérieur des cellules? Quels autres ions ont 

une concentration similaire à celle des ions potassium à l’intérieur et à l’extérieur 

des cellules? 

* Les unités n’ont aucune importance dans le tableau; il s’agit d’une concentration 

relative. Les mesures sont exprimées en milliéquivalents (mEq). On obtient 

ces chiffres en multipliant la masse des ions (mg) au litre par la valence, puis en 

divisant le résultat par la masse molaire. On obtient ainsi une mesure du nombre 

de charges ioniques par litre de solution. 

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Activité 3 : Observation de l’exocytose et de l’endocytose 

chez une amibe 

Matériel 

• culture d’amibes vivantes 

• culture de paramécies ou de colpodes vivants 

• microscopes 

• lames de microscope (ou lames à rainures), lamelles 

• compte-gouttes 


1. Exocytose : expulsion des déchets hors de la cellule. 

- Examinez l’amibe. 

- Repérez la vacuole contractile et observez-la continuellement pendant 

plusieurs minutes. 

- En combien de temps la vacuole contractile se remplit-elle? 

- En combien de temps se vide-t-elle? 

- Après combien de temps commence-t-elle à se remplir de nouveau? 

2. Endocytose : absorption de nourriture par la cellule. 

- Laissez tomber une goutte contenant un unicellulaire plus petit que l’amibe 

(colpode ou paramécie) sur la lame où se trouve cette dernière. 

- Observez le comportement de l’amibe attentivement pendant plusieurs minutes. 

- Comment réagit la membrane cellulaire lorsque l’unicellulaire plus petit touche 

l’amibe ou s’en approche? 

- Quelle réaction a le protoplasme intérieur après la stimulation de la membrane? 

- En combien de temps les pseudopodes sont-ils formés? 

- De quelle manière forment-ils une vacuole nutritive? 

- Qu’advient-il des unicellulaires qui se trouvent à l’intérieur de la vacuole nutritive? 

18 




1. Pourquoi les organismes doivent-ils contrôler la quantité d’eau qu’ils contiennent? 

(Quelles sont les conséquences d’un excès ou d’une insuffisance d’eau?) 

2. Où se trouve l’eau dans les organismes pluricellulaires? 

Nommez les différents « compartiments » dans lesquels l’eau est répartie. 

3. Quels ions ont à peu près la même concentration dans différents organismes 

et dans l’eau de mer? Quelle hypothèse cette similitude évoque-t-elle? 

4. Pour chacun des termes suivants, 

(i) donnez une définition; 

(ii) nommez une substance qui est absorbée par la cellule ou en est expulsée 

au moyen du processus en question; 

(iii) expliquez comment le processus contribue à l’homéostasie : 

a) osmose 

b) diffusion 

c) exocytose 

d) endocytose 

5. Quels ions la membrane cellulaire : 

a) concentre-t-elle à l’intérieur de la cellule? 

b) Pompe-t-elle hors de la cellule? 

6. À l’aide du modèle mosaïqué des liquides d’une membrane cellulaire, 

expliquez comment les pompes de la membrane parviennent à maintenir 

une concentration appropriée d’ions sodium et d’ions potassium. 

19 



Émission 3 : L’osmorégulation (241603) 

(Réglage précis du contrôle des liquides de l’organisme) 


SBI4U 

Attente 



Contenu d’apprentissage 

Analyser les processus homéostatiques associés au maintien de l’équilibre thermique, 







1. Définir l’osmorégulation et nommer les parties du corps qui participent 

à ce processus et à son contrôle; 

2. Décrire la structure, l’emplacement et la fonction de chaque partie du rein 

et de ses unités atomiques qu’on appelle « néphron ». 

3. Expliquer le rôle de l’osmose dans la réabsorption des liquides utiles; 

4. Expliquer le rôle des hormones dans le contrôle de la réabsorption; 

5. Expliquer les adaptations des systèmes excrétoires des animaux qui vivent dans 

des milieux tout à fait différents : les invertébrés marins, les poissons de mer, 

les poissons d’eau douce et les mammifères. 

20 


Émission 3 : L’osmorégulation


La régulation méthodique de la composition des liquides de l’organisme 

constitue un aspect important de l’homéostasie; on donne à ce processus le nom 

d’osmorégulation, car il comporte le passage de l’eau à travers des membranes. 

L’osmose, qui est fonction de la concentration des solutés de chaque côté d’une 

membrane, est un processus passif. En fait, l’osmose consiste en un déplacement 

d’eau entièrement fondé sur le comportement des molécules. Il s’agit donc d’un 

processus très différent du transport actif, qui comporte une dépense d’énergie 

sous forme d’ATP. Or, l’osmose et le transport actif interviennent tous deux dans 

l’osmorégulation. 

Chez la plupart des vertébrés, les reins constituent les principaux organes dans 

l’osmorégulation. Quinze pour cent de la masse sanguine pompée par le cœur est 

ainsi dirigée vers les reins, où la pression sanguine force 20 % du plasma hors des 

vaisseaux capillaires. Il en résulte une action filtrante, puisque les globules sanguins 

demeurent dans les capillaires. Le liquide ainsi extrait de la masse sanguine représente 

180 litres par jour. Il s’agirait là d’une perte énorme, car le liquide contient nombre de 

substances essentielles à l’organisme : de l’eau, de nombreux types d’ions, du glucose 

et des acides aminés. 

Cependant, dès que le filtrat pénètre dans les tubes rénaux, le processus de 

réabsorption commence; 99 % du liquide extrait du sang sera ainsi retourné dans 

la masse sanguine, après être passé dans les néphrons. Ce qui reste (1%) sera 

excrété sous forme d’urine. Notons que le processus de réabsorption par les cellules 

qui tapissent les néphrons est sélectif : il régularise la concentration du liquide 

extracellulaire. 

Rameau de 

l’artère rénale 

Figure 1 : Un néphron 

21 

Rameau de 

la veine rénale 

Capsule de Bowman 

Glomérule 

Tube urinifère 

Canal collecteur 


Émission 3 : L’osmorégulation 

Capillaires 

Vers le bassinet du rein

Le rein humain contient environ un million de néphrons. Le néphron (voir la figure 1) 

est constitué de trois parties principales : la capsule de Bowman, où le filtrat sort du 

peloton de capillaires; le canal collecteur, où l’urine provenant d’un grand nombre de 

néphrons est recueillie pour s’écouler vers les voies excrétrices. Le tubule comprend 

lui-même trois éléments : le tube contourné proximal, le plus proche de la capsule; 

l’anse de Henle; le tube contourné distal, qui est relié au canal collecteur. 

Environ 80 % du filtrat est réabsorbé dans le tube contourné proximal : le glucose, 

les acides aminés, les hormones, les vitamines et les ions. Par transport actif, 

les cellules qui tapissent le tube retournent ces substances dans le sang par 

les capillaires environnants. 

En outre, une réabsorption de l’eau s’effectue par osmose en réponse à 

la réabsorption des solutés par transport actif. Ensuite, les cellules formant les parois 

de l’anse de Henle pompent des ions sodium dans le tube par transport actif. 

Ce phénomène est déclenché par la forte concentration d’ions sodium dans la région 

médullaire du rein. Le rapport osmotique entre le filtrat et le LEC qui entoure 

les tubes et les capillaires se trouve ainsi modifié, ce qui permet à la réabsorption 

de l’eau du filtrat de se poursuivre. 

On donne à ce phénomène le nom de système multiplicateur à contre-courant. 

Du fait que les deux branches de l’anse de Henle fonctionnent à contre-courant 

l’une de l’autre et d’une façon opposée (voir la figure 2). Dans le premier segment 

(branche descendante), l’eau est diffusée hors du tube, tandis que le sodium est 

pompé à l’intérieur. Ces modifications accroissent progressivement l’hypertonie du 

filtrat, c’est-à-dire qu’elles le rendent plus concentré par rapport au LEC. 

Dans le second segment de l’anse (la branche ascendante), les ions sodium sont 

pompés hors du filtrat. Des hormones sécrétées par le cortex surrénal (principalement 

l’aldostérone) rendent ensuite les membranes des cellules qui tapissent le tube plus 

perméables à l’eau du filtrat.* 

22 

Tube contourné proximal 

Glucose 

Acides aminés 

Hormones 

Vitamines 

Anse de 

Henle 

Ions H 2O 

Figure 2 : Processus de réabsorption dans le tube urinifère du néphron 

H 2O 

Na + 



Tube contourné distal 

H 2O 

Na +

Dans la dernière partie du tubule (appelée tube contourné distal), le processus 

commencé dans la branche ascendante de l’anse de Henle se poursuit. Outre 

la réabsorption continuelle de l’eau, le processus comporte également la régulation, 

par l’entremise de l’aldostérone, de plusieurs ions : hydrogène, potassium, 

ammonium et magnésium. L’aldostérone a donc pour fonction de protéger le volume 

et la composition du liquide de l’organisme. La réabsorption a pour résultat net de 

rendre l’urine de plus en plus concentrée en solutés (hypertonie), à mesure que l’eau 

qu’elle contient est récupérée. 

* Bien qu’on ne fasse pas mention de l’aldostérone dans l’émission en raison du 

manque de temps, nous en discuterons tout de même brièvement dans le paragraphe 

qui suit afin de fournir aux élèves des informations de base supplémentaires. 

Une autre hormone, l’ADH ou hormone antidiurétique, qui est sécrétée par 

l’hypophyse postérieure, agit sur les membranes des cellules du tube contourné 

distal afin de maintenir la pression osmotique du LEC. Si les liquides de l’organisme 

deviennent trop dilués, la sécrétion d’ADH est bloquée et une quantité 

supplémentaire d’eau est excrétée dans l’urine. D’autre part, si le LEC devient trop 

concentré, l’hypophyse postérieure sécrète plus d’ADH. 

Lorsque l’hormone atteint les cellules du tube contourné distal, elle augmente la 

réabsorption d’eau, ce qui réduit d’autant le volume d’urine. On sait par exemple que 

la caféine et l’alcool inhibent la sécrétion d’ADH, provoquant ainsi une diurèse (ou 

excrétion de grandes quantités d’urine diluée). 

La sécrétion des hormones qui contrôlent le fonctionnement du néphron est 

déclenchée par plusieurs récepteurs différents. On trouve en effet des récepteurs 

de la pression osmotique dans certains centres de l’hypothalamus du cerveau et 

dans la paroi de la carotide, des récepteurs du volume sanguin situés à proximité du 

glomérule, plus précisément à l’intérieur des capsules de Bowman dans les néphrons; 

des récepteurs de la pression sanguine dans les oreillettes du cœur. 

Au cours de l’émission 6 de la présente série, nous verrons comment l’interaction 

de ces récepteurs au sein du système endocrinien assure le contrôle homéostatique. 

Tout se passe comme si, au fil de l’évolution, plusieurs systèmes différents s’étaient 

développés afin de protéger la vie par un réglage fin de l’osmorégulation. 

Le schéma à la figure 3 résume les interactions des différents mécanismes de contrôle 

et des différentes réponses. 

Si on compare le processus d’osmorégulation chez des organismes vivant dans 

plusieurs milieux différents (voir la figure 4), on se rend compte de l’évolution 

considérable des adaptations. Des ajustements mineurs, d’ordre fonctionnel aussi 

bien que structurel, ont permis aux organismes de s’adapter à un grand éventail de 

milieux plus ou moins hostiles. Un grand nombre d’invertébrés marins, comme la 

méduse et l’holothurie, s’efforcent par exemple d’harmoniser leurs fluides organiques 

avec l’eau de mer, au plan de la composition et de la pression osmotique. 

23 



1. La baisse de pression sanguine est détectée par les récepteurs 

situés dans les oreillettes du cœur; les récepteurs envoient 

alors des messages aux glandes surrénales et à l’hypophyse. 

2. Le cortex des glandes surrénales secrète plusieurs hormones 

qui inuent sur le processus de réabsorption dans les tubes 

contournés distaux et la branche ascendante des anses 

de Henle. 

3. Les récepteurs de la pression osmotique situés dans 

l’hypothalamus et la carotide envoient un message 

à l’hypophyse lorsque la masse sanguine est trop 

diluée ou trop concentrée. 

4. L’hypophyse secrète l’ADH ou hormone antidiurétique, 

encore appelée vasopressine, lorsque la masse 

sanguine est trop concentrée. L’ADH stimule l’absorption 

dans les tubes contournés distaux. 

5. L’ACTH ou corticotrophine, qui est sécrétée par 

l’hypophyse, stimule le cortex des glandes surrénales 

an qu’il libère ses propres hormones. 

6. Les cellules réceptrices situées à proximité du glomérule 

du rein détectent la réduction du ux sanguin et 

libèrent dans le sang de la rénine et de l’angiotensine I. 

7. La rénine et l’angiotensine I produisent, dans les poumons, 

de l’angiotensine II qui stimule à son tour le cortex surrénal 

an de l’amener à libérer ses hormones. 

Cette isotonie avec le milieu leur permet de maintenir l’osmorégulation sans dépenser 

une grande quantité d’énergie. Ils ne perdent et n’absorbent ni eau ni sels par osmose 

ou par diffusion.Nombre d’invertébrés marins se sont également adaptés à la vie 

dans les estuaires ou dans les embouchures des fleuves, où l’eau douce se mélange à 

l’eau salée. Comme leurs liquides corporels ont une concentration de sels relativement 

élevée, la présence d’eau douce pose un problème pour ces organismes qui ne cessent 

d’absorber par osmose l’eau de leur milieu. 

Pour surmonter cette difficulté, ces invertébrés ont développé plusieurs adaptations 

différentes. Ainsi, les anatifes et les moules se referment hermétiquement lorsqu’ils 

sont entourés d’eau douce; ils s’ouvrent de nouveau seulement lorsque la marée 

ramène l’eau salée. Certains crabes ont par ailleurs développée, à la base de leurs 

antennes, des organes spéciaux par lesquels ils excrètent l’excès d’eau. 

On pourrait s’attendre à ce que les poissons de mer aient, comme les invertébrés 

marins, des liquides organiques isotoniques, mais ce n’est pas le cas. En fait, 

les liquides corporels des poissons de mer ont une concentration d’ions à peu près 

semblable à celle des poissons d’eau douce et des vertébrés terrestres. C’est la preuve, 

affirment les évolutionnistes, que les ancêtres des poissons de mer ont d’abord 

vécus en eau douce avant de s’adapter au milieu marin. Pour s’adapter, il leur a fallu 

résoudre le problème de la perte continuelle d’eau par osmose au profit du milieu 

extérieur, ainsi que celui de l’absorption exagérée des sels contenus dans l’eau de mer. 

Figure 3. Mécanismes de contrôle et processus reliés à l’osmorégulation 

24 



Pour résoudre le problème des liquides hypotoniques, les poissons de mer boivent 

beaucoup d’eau et évacuent l’excès de sel par leurs branchies. Les néphrons de leurs 

reins ne comportent pas de glomérules (peloton de capillaires) chargés du filtrage; 

un nombre considérable de capillaires entourent cependant les tubes, ce qui facilite 

la réabsorption de l’eau. 

Les poissons de mer excrètent un volume très réduit d’urine fortement concentrée 

en déchets et en sels. Les liquides organiques des poissons d’eau douce sont 

hypertoniques par rapport à l’eau, c’est-à-dire que leur LEC contient un niveau 

plus élevé de solutés que l’eau du milieu, le problème ici, est que l’eau cherche 

constamment à pénétrer dans leur LEC par osmose. Pour résoudre ce problème, 

ils ne boivent que très rarement de l’eau. 

Les écailles qui recouvrent leurs corps limitent d’ailleurs l’absorption d’eau 

aux seules membranes de leur bouche et de leurs branchies. Ces poissons possèdent 

des reins très efficaces pourvus de glomérules de grande taille qui leur permettent 

d’excréter l’excès d’eau. Notons qu’ils rejettent de grandes quantités d’urine diluée 

(hypotonique). Les membranes de leurs branchies extraient de l’eau, par transport 

actif, les ions des sels dont ils ont besoin. 

Chez les vertébrés terrestres le problème est tout autre : comment retenir assez d’eau 

dans leur LEC pour ne pas s’assécher? Ils perdent en effet de l’eau par évaporation 

par la surface du corps et les organes respiratoires ainsi que lors de l’élimination 

des déchets. Ils doivent en outre maintenir l’équilibre des sels contenus dans le LEC 

dans d’étroites limites au-delà desquelles la vie n’est plus possible. Les adaptations 

du système d’osmorégulation chez l’être humain s’appliquent à la plupart des 

vertébrés terrestres; notons que certains animaux du désert, comme le chameau, 

le kangourou-rat et la gerbille, n’en ont pas moins réalisé d’intéressantes 

modifications pour survivre. 

Mais comment se produisent les changements de la structure et du fonctionnement 

d’un néphron. On a émis l’hypothèse selon laquelle les hormones comme l’ADH 

n’influeraient que sur des cellules-cibles, dont les membranes seraient constituées 

de molécules de protéines spécifiques. 

L’hormone modifierait donc uniquement la perméabilité membranaire 

des cellules-cibles et n’aurait aucun effet visible sur les autres cellules du corps. 

En modifiant la perméabilité de certaines cellules-cibles, l’ADH facilite par exemple 

la réabsorption, la perméabilité de l’eau et de certains ions précis. Cette modification 

est réversible, la perméabilité s’adaptant aux conditions changeantes du LEC. 

La modification de la perméabilité est peut-être attribuable à l’action d’une enzyme 

spécifique, la succino-déshydrogénase qui extrait l’hydrogène de l’acide succinique. 

L’intervention de l’enzyme actionne la pompe à sodium, qui fait passer les ions 

sodium à travers la membrane cellulaire. Selon des physiologistes russes, c’est ce 

mécanisme de perméabilisation hormone-enzyme qui aurait permis l’adaptation 

de la fonction de réabsorption à différents milieux. 

25 



Holothurie 

Poisson de mer 

Boit 

de l’eau 

Branchies 

Excrète des sels 

Poisson d’eau douce 

Branchies 

Absorbe des sels 

Mammifère 

Perte d’eau 

par évaporation 

Eau 

Poumons 

Sels 

Eau 

Rein 

Rein 

Rein 

Sels 

Urine concentrée 

et peu abondante 

Réabsorbe 

des sels 

Urine diluée 

et abondante 

Urine concentrée 

et peu abondante 

26 

LEC isotonique 

par rapport 

à l’eau de mer 

LEC hypotonique 

par rapport 

à l’eau de mer 

Problème : 

perte d’eau 

par osmose 

Réabsorbe de l’eau et des sels 

LEC hypertonique 

par rapport 

à l’eau douce 

Problème : 

absorption d’eau 

par osmose 

Problème : 

retenir l’eau tout 

en excrétant 

les déchets 

1. Poisson d’eau douce 

Glomérule 

2. Poisson de mer 

Pas de 

glomérule 

3. Amphibiens et reptiles 

Glomérule 

4. Mammifères 

Glomérule 



Action enzymatique 

modérée 

Action 

enzymatique 

modérée 

Figure 4. L’osmorégulation des différents milieux 

Anse de Henle 

Une enzyme stimule 

la réabsorption 

Urine concentrée et 

très peu abondante 

Intervention 

principale 

de l’enzyme 

Urine 

diluée et 

abondante 

Action 

très réduite 

de l’enzyme 

Urine diluée 

et relativement 

abondante 

Urine très 

concentrée 

et peu 

abondante 

Segment hypertrophie 

du tube ou l’enzyme 

stimule la réabsorption 

sélective de l’eau et 

des ions 

Chez les poissons d’eau douce, l’enzyme n’est active que dans le segment distal 

du tube urinifère, où il ne permet la réabsorption que d’une très faible quantité 

d’eau (voir figure 5). Chez les poissons de mer, les tubes contournés distaux sont très 

réduits et l’action enzymatique, très faible. Dans leur cas, le sodium est réabsorbé 

seulement lorsque le filtrat est isotonique par rapport au sang. Chez les amphibiens 

et les reptiles, l’enzyme intervient principalement dans les tubes contournés distaux, 

mais aussi de façon modérée dans les tubes contournés proximaux où elle accroît la 

rétention d’eau lorsque l’animal se trouve sur la terre.

Chez les oiseaux et les mammifères, on note une intervention plus marquée de 

l’enzyme dans les tubes contournés proximaux; l’intervention principale s’effectue 

cependant dans la branche ascendante de l’anse de Henle ainsi que dans les tubes 

contournés distaux. Comme on peut le constater, la vie hors de l’eau a été rendue 

possible grâce à des changements mineurs de l’activité moléculaire, qui ont permis 

aux organismes de contrôler plus efficacement la teneur en eau et en sels de leurs 

liquides organiques. 

Les organismes se sont donc adaptés à un vaste éventail de milieux changeants, 

en continuant à y réaliser l’homéostasie grâce à un réglage précis des systèmes dont 

ils étaient déjà pourvus. Il en est résulté une plus grande liberté de mouvement, qui 

leur a permis d’habiter des milieux de plus en plus hostiles. Dans les émissions qui 

suivent, nous examinerons plus en détail certaines des façons dont les organismes 

ont, par l’entremise de contrôles biochimiques, effectué le réglage précis des 

mécanismes homéostatiques. 


Les élèves devraient effectuer les deux premières activités avant de regarder 

l’émission 3; ils pourront ainsi comprendre dans tous leurs détails la structure 

et le fonctionnement des reins. 


Un certain nombre d’activités fort enrichissantes peuvent être organisées 

relativement à l’osmorégulation. On en trouvera deux exemples dans la suite 

du texte (activités 3 et 4). 

27 



Activité 1 : Étude de la structure du rein 

Nombre de manuels de laboratoire expliquent comment disséquer les reins frais 

(ceux du porc et de l’agneau sont à peu près semblables à ceux de l’homme), 

qu’on peut se procurer dans un abattoir ou au rayon des viandes des supermarchés. 

Certains enseignants utilisent des reins conservés que fournit une compagnie de 

matériel de biologie. 

Activité 2 : Transport actif dans les cellules vivantes 

Enseigner aux élèves comment étudier l’absorption de teinture rouge Congo 

par les membranes de cellules de levure vivantes et mortes. 

Activité 3 : Composition de l’urine 

Expliquer aux élèves comment faire l’analyse de l’urine. 

Activité 4: Comparaison des adaptations des reins 

chez différents organismes 

On trouvera une excellente description de l’adaptation des reins à différents milieux 

dans Galbraith et Wilson, Biological Science : Principles and Patterns of Life. 

pp. 317-319 et 449-451 3 e edition. Holt, Rinehart and Winston of Canada Ltd. Toronto, 

1978. 


1. Définissez l’osmorégulation. Dans quels organes du corps humain se déroulent 

les processus reliés à l’osmorégulation et à son contrôle? 

2. Dessinez un schéma de la structure du rein de l’homme en coupe longitudinale, 

en indiquant les raccordements au système circulatoire et à la vessie. 

Identifiez chaque partie du rein et indiquez sa fonction. 

3. Qu’est-ce qu’un néphron? Dessinez un schéma du néphron et 

de ses raccordements au système circulatoire. Identifiez-en chaque partie. 

4. Décrivez en détail le fonctionnement de chaque partie du néphron. 

5. Expliquez le rôle de l’osmose dans le processus de réabsorption de l’eau 

dans le néphron. 

6. Quel rôle jouent les hormones dans le contrôle de l’osmorégulation? 

7. Expliquez les adaptations du système excrétoire qui ont permis aux organismes 

suivants de vivre dans des milieux très différents les uns des autres 

a) les invertébrés marins 

b) les poissons de mer 

c) les poissons d’eau douce 

d) les vertébrés terrestres 

28 



Émission 4 : Le cycle de la rétroaction (241604) 

(Un principe directeur de l’homéostasie) 


SBI4U 

Attente 




• Décrire l’anatomie et la physiologie du système endocrinien, du système excréteur 

et du système nerveux et expliquer leur rôle dans le maintien de l’homéostasie. 








1. distinguer la rétroaction positive de la rétroaction négative et décrire les effets 

de chacun des deux phénomènes sur un organisme; 

2. expliquer le rôle de la rétroaction négative dans le maintien de l’homéostasie; 

3. indiquer l’emplacement de récepteurs de température dans l’organisme; 

4. décrire cinq réponses émises par l’hypothalamus lorsque la température 

du corps monte ou baisse de manière appréciable; 

5. énumérer les avantages du système nerveux qui permettent aux animaux 

de faire face aux changements. 

29 


Émission 4 : Le cycle de la rétroaction


Cette émission présente plus en détail les deux mécanismes de rétroaction : 

la rétroaction positive et la rétroaction négative. La rétroaction positive amplifie le 

signal original et renforce la réponse. Le phénomène est comparable au grondement 

qui se produit dans un système d’amplification du son lorsqu’un microphone capte 

le son émis par son propre haut-parleur et qu’il intensifie de façon incontrôlée. 

Dans un système soumis à des fluctuations, la rétroaction positive produit 

des oscillations de plus en plus fortes qui finissent par provoquer une certaine 

instabilité (voir la figure 1). 

Dans un organisme vivant, la rétroaction positive entraîne la mort, puisque 

l’organisme n’est plus en mesure de maintenir son milieu dans d’étroites limites. 

Les états de choc constituent un exemple de rétroaction positive dans un organisme. 

30 


Émission 4 : Le cycle de la rétroaction 

Figure 1 

A l’opposé, la rétroaction négative assure la stabilité. Grâce à elle, le système est 

interrompu par son propre produit. Dans un système soumis à des fluctuations, la 

rétroaction négative permet de maintenir les oscillations dans d’étroites limites 

(figure 2). 

Elle rétablit toujours l’équilibre dans l’organisme, et ce, même si le milieu est 

subitement soumis à des fluctuations qui s’écartent considérablement des conditions 

normales. Elle constitue donc le mécanisme adaptatif qui maintient la vie dans 

chaque organisme (figure 3). 

Figure 3 

Figure 2 

Centre de 

Récepteur Eecteur 

contrôle 

Rétroaction négative

Pour illustrer le principe de la rétroaction, nous revoyons l’homéostasie du contrôle 

de la température, sujet déjà traité au cours de l’émission 1. Les récepteurs du 

chaud et du froid sont des cellules sensitives qui se trouvent dans l’épiderme et dans 

l’hypothalamus. L’hypothalamus est profondément enfoui dans le crâne et est situé 

à la base du cerveau (voir la figure 4). 

C’est dans cette zone que se croisent les fibres nerveuses qui relient la moelle épinière 

et le cerveau ainsi que les yeux et les côtés opposés du cerveau. L’hypothalamus 

constitue donc le point de jonction d’un grand nombre de fibres nerveuse. Il contient 

16 amas de cellules nerveuses qui interviennent, sous nombre d’aspects, dans le 

processus homéostatique : contrôle de la faim, de la soif, et des réponses à la peur, 

ainsi que régulation de la température et de la composition de la masse sanguine. 

Ces centres détectent tout dérèglement des différents éléments qui créent l’état 

d’équilibre; ils y réagissent en produisant un influx nerveux et des hormones. 

31 

Hypothalamus 

Hypophyse 

lobe antérieur 

lobe postérieur 

Cerveau 

Ventricule 

Tronc cérébral 

Cervelet 

Figure 4 : Coupe longitudinale médiane du cerveau humain montrant 

l’emplacement de l’hypothalamus et de l’hypophyse 

L’hypothalamus contient donc un grand nombre de centres de contrôle; il permet 

au contrôle principal de passer d’un centre à l’autre selon les besoins. 

L’hypophyse se trouve tout près de l’hypothalamus, auquel elle est étroitement 

reliée. Elle est suspendue à la base du cerveau par la tige pituitaire, qui contient 

à la fois des fibres nerveuses et des capillaires. 

L’émission traite ensuite du contrôle de la température et explique d’abord la réponse 

de l’organisme au froid. Les récepteurs du froid qui se trouvent dans l’épiderme 

envoient un influx nerveux à l’hypothalamus ainsi qu’au cortex cérébral 

(voir la figure 5). 



La réponse initiale des nerfs consiste à provoquer une dilatation des vaisseaux 

sanguins de l’épiderme (c’est ce qui fait rougir les joues). L’un des amas cellulaires 

de l’hypothalamus contrôle également la température du sang; il est prêt à intervenir 

si la température dans les couches profondes du corps descend trop bas. L’influx 

nerveux est transmis par l’hypothalamus à trois effecteurs différents. Le premier 

de ces effecteurs est l’ensemble de muscles qui contrôlent la taille des artérioles 

amenant le sang jusqu’à l’épiderme. Lorsque l’épiderme devient trop froid, 

ces muscles provoquent la constriction des artérioles de façon a`réduire le flux 

sanguin. L’organisme perd ainsi moins de chaleur, le milieu cessant alors de refroidir 

le sang. 

Ce processus a cependant un inconvénient : l’épiderme se refroidit davantage. En 

fait, en agissant ainsi, l’organisme choisit de sacrifier certaines cellules périphériques 

afin de protéger l’intégrité du milieu intérieur. Cette décision peut être à l’origine 

d’engelures. 

Le deuxième effecteur stimulé est l’ensemble des muscles de l’épiderme qui font 

se dresser les poils. Chez la plupart des mammifères et des oiseaux, cette réponse 

a pour résultat de hérisser le pelage ou le plumage, lequel emprisonne plus d’air et, 

de ce fait, isole mieux l’épiderme. 

Chez l’être humain cependant, la pilosité est si réduite que cette méthode n’a 

aucun effet. Le processus est tout de même mis en œuvre, comme on peut le 

constater par les petites bosses que produisent sur la peau les muscles érecteurs 

situés à la base de chaque poil. Ce phénomène, vulgairement appelé chair de poule, 

témoigne des mouvements évolutifs qui se sont produits chez l’homme, tout en 

suggérant que nos ancêtres étaient probablement pourvus d’une pilosité beaucoup 

plus abondante que la nôtre. 

Les deux premières réponses que nous venons d’étudier ont avant tout pour objet 

de maintenir la température du corps en réduisant les pertes de chaleur. 

Le troisième effecteur est constitué par l’ensemble des muscles qui se trouvent 

dans les couches plus profondes de l’épiderme. L’influx nerveux produit dans 

ces muscles une contraction périodique (sous forme d’ondes), qu’on appelle frisson. 

La contraction de ces muscles libère l’énergie accumulée et produit ainsi de la chaleur. 

Les frissons contribuent au réchauffement de l’organisme, car le sang qui s’écoule 

dans les muscles stimulés passe ensuite dans le reste du corps. 

Il existe un autre type de réponse, c’est-à-dire un quatrième moyen de maintenir 

la chaleur. Cette réponse est fournie par l’un des amas cellulaires de l’hypothalamus, 

qui produit une hormone de libération. Cette hormone pénètre dans les capillaires 

et est transportée sur une courte distance vers le bas de la tige pituitaire, jusqu’au 

lobe antérieur de l’hypophyse. 

32 



Elle stimule alors certaines cellules qui produisent à leur tour une hormone, 

la thyréotrophine ou TSH (le terme « thyréostimuline » est aussi employé). 

La TSH passe dans le sang, qui la transporte jusqu’à la glande thyroïde située à 

la base du cou. Elle stimule les cellules de la glande, qui produisent une troisième 

hormone appelée thyroxine. La thyroxine passe à son tour dans la masse sanguine et 

atteint toutes les cellules de l’organisme. Elle a pour effet, entre autres, d’augmenter 

le métabolisme de base, chaque cellule utilisant les matières qu’elle a emmagasinées 

afin de produire plus de chaleur. 

Cette quatrième réponse élève en quelque sorte le « thermostat » de notre 

organisme, ce qui a pour résultat de répandre de la chaleur par tout le corps. 

La cinquième réponse est déclenchée par le cerveau. Dans le cortex cérébral, une 

pensée se forme « j’ai froid » Le cerveau décide alors qu’il ne faut pas rester immobile. 

Nous commençons à battre la semelle et à balancer les bras, ou encore nous enfilons 

de vêtements plus chauds. Le mouvement des muscles volontaires (c’est-à-dire les 

muscles qui sont contrôlés par la pensée et qui mettent le squelette en mouvement) 

produit encore plus de chaleur et réchauffe notre sang. 

La rétroaction dirigée vers l’hypothalamus s’effectue de deux façons. En premier 

lieu, l’augmentation de la température sanguine fait cesser l’émission de l’influx 

nerveux par l’hypothalamus. En second lieu, dès que la thyroxine présente dans la 

masse sanguine atteint les cellules de l’hypothalamus, la sécrétion de l’hormone de 

libération cesse. 

Que se produit-il lorsque la température du corps s’élève? Vous avez sans doute 

remarqué que votre peau rougit lorsque vous avez chaud. Ce rougissement est 

provoqué par une augmentation du flux sanguin vers l’épiderme, la circulation 

sanguine faisant alors office de refroidisseur de l’organisme. Les cellules sensitives 

de l’hypothalamus répondent en effet à l’augmentation de la température sanguine 

en cessant d’émettre un message en direction des muscles qui contrôlent les 

artérioles épidermiques. Ces muscles se relâchent et laissent les artérioles se dilater, 

ce qui augmente le flux sanguin vers l’épiderme. L’épiderme se rafraichit donc en 

transmettant au milieu extérieur la chaleur du corps. 

Au même moment, le changement d’impulsions hypothalamiques donne le signal aux 

glandes sudoripares situées dans l’épiderme de libérer de la sueur. Or, pour s’évaporer, 

l’eau a besoin de chaleur. La vaporisation de la sueur fait donc disparaître la chaleur 

à la surface de la peau, ce qui refroidit à la fois l’épiderme et le sang qui y circule. 

33 



34 

Récepteurs 

Eecteurs 

Centres de contrôle 

Récepteurs 

épidermiques 

du froid 

Les muscles resserrent 

les artérioles et 

réduisent le ux sanguin 

vers l’épiderme 

Hypothalamus 

Récepteurs 

hypothalamiques 

de température 

Réduction 

des pertes de chaleur 

Entité 

soumise à 

la régulation 

Température 

du corps 

Figure 5. L’homéostasie du contrôle de la température 

Inux nerveux 

Les muscles hérissent 

les poils (chair de poule) 

Refroidissement 

Les muscles épidermiques 

commencent à frissonner 

Cortex cérébral 

(cerveau) 

Production 

accrue de 

chaleur Température 

du corps 

contrôlée 

Hormone de libération 

Exercices : les muscles 

se réchauent 

Lobe antérieur 

de l’hypophyse 

TSH 

Augmentation du 

métabolisme de base 

dans les cellules 

Thyroïde 

Thyroxine 

Surchaue 


Émission 4 : Le cycle de la rétroaction 

Refroidissement 

Relâchement des muscles, 

dilatation des artérioles, 

augmentation du ux 

sanguin vers l’épiderme 

Hypothalamus 

Inux nerveux 

Récepteurs 

hypothalamiques 

de température 

Les glandes sudoripares 

sécrètent de la sueur

Par temps très chaud, l’organisme peut perdre en une heure jusqu’à 1,5 litre d’eau 

sous forme de sueur. Notons qu’une perte d’eau trop importante par transpiration 

peut provoquer un coup de chaleur. Dans des conditions normales cependant, 

la transpiration et l’augmentation du flux sanguin vers l’épiderme refroidiront 

assez l’organisme pour que l’hypothalamus mette un terme aux mesures de 

refroidissement d’urgence. 

L’étude de la régulation de la température du corps a démontré la complexité 

de certains mécanismes liés à l’homéostasie. Comme on a pu le constater, la 

température du corps peut être élevée et abaissée de plusieurs façons. Le même type 

de mécanismes contribue à la régulation des différentes entités que contrôlent les 

organismes. Plus l’éventail d’effecteurs auxquels un organisme peut faire appel est 

vaste, plus ses chances de survie sont élevées. 

Les organismes qui ont développé un système nerveux sont plus aptes que les autres 

à maintenir la stabilité de leur milieu intérieur; les nerfs permettent en effet de 

répondre plus rapidement à un stimulus, en déclenchant des réflexes de régulation. 


Demander aux élèves de faire l’activité 1 et de tracer un schéma 

(semblable à la figure 4) du plan en coupe longitudinale médiane du cerveau, 

ce qui leur permettra de comprendre les rapports existant entre l’hypothalamus 

et les hémisphères cérébraux. Faire des copies de la figure 5 que vous distribuerez 

après le visionnement. 


Distribuer aux élèves les copies de la figure 5 et discuter avec eux de la complexité 

du processus homéostatique et des mécanismes de rétroaction. Leur demander 

de préparer des notes à partir des questions récapitulatives (activité 3). 

35 



Activité 1 : La structure du cerveau d’un mammifère 

Plusieurs manuels de laboratoire fournissent aux élèves d’excellentes instructions sur 

l’étude de la structure du cerveau du mouton. Notons que les cerveaux conservés sont 

plus fermes et conviennent mieux à cette activité que les cerveaux frais. 

Activité 2: Effet de la température sur les pulsations cardiaques 

de la daphnie 

On trouvera dans l’ouvrage suivant un exemple de recherche réalisable, portant 

sur un petit invertébré : Brown et Creedy, Experimental Biology Manual, Heineman 

Educational Books Limited, Londres, 1970, p. 204. 


1. Qu’est-ce que la rétroaction positive? Quel effet a-t-elle sur un organisme? 

2. Qu’est-ce que la rétroaction négative? Quel effet a-t-elle sur un organisme? 

3. Faites un schéma d’un système homéostatique simple indiquant les rapports 

entre la rétroaction négative et les différents éléments du système. 

4. Dans quelles parties de l’organisme sont situés les récepteurs de température? 

5. Décrivez cinq réponses émises par l’hypothalamus lorsque la température 

du corps monte ou baisse de façon appréciable. 

6. Comment les plantes, les champignons, les protistes et les monères, 

qui sont dépourvus de système nerveux, s’adaptent-ils aux changements 

qui se produisent dans leur environnement? 

7. Quels avantages les animaux ont-ils sur les organismes sans système nerveux, 

en ce qui concerne l’adaptation aux changements qui se produisent dans 

leur environnement? 

36 



Émission 5 : L’équilibre biochimique (241605) 

(Régulation de la chimie de l’organisme) 


SBI4U 

Attente 













1. Énoncer la loi d’action de masse et citer un exemple de réaction 

reliée à ce principe; 

2. Expliquer l’interaction du bioxyde de carbone et de l’oxygène 

dans les tissus et dans les poumons en fonction de l’action de masse; 

3. Écrire une équation sous forme verbale pour expliquer l’action de 

l’hémoglobine en présence d’un surplus d’ions d’oxygène ou d’ions d’hydrogène; 

4. Faire un schéma illustrant comment l’homéostasie maintient le taux 

de bioxyde de carbone dans le sang; 

5. Définir l’inhibition compétitive et donner un exemple démontrant ce principe; 

6. Expliquer comment l’inhibition compétitive influe sur l’homéostasie 

au niveau cellulaire. 

37 


Émission 5 : LÉquilibre biochimique


L’émission 5 étudie certaines phases du processus homéostatique qui comportent des 

réactions chimiques. 

Le premier principe qui régit les réactions chimiques est la loi d’action de masse. 

D’après cette loi, l’ampleur d’un processus chimique est, à une température donnée, 

directement proportionnelle aux masses des substances en réaction. En d’autres mots, 

plus la quantité d’une substance qui participe à une réaction est grande, plus cette 

substance se consommera rapidement au cours de la réaction, à condition qu’elle 

se trouve dans un système fermé, la réaction du bioxyde de carbone avec l’eau, qui 

produit de l’acide carbonique, en est un exemple : 

CO2 + H2O H2CO3 

Cette réaction peut s’effectuer dans les deux sens. S’il y a une grande quantité d’acide 

carbonique (c’est le cas d’une bouteille de boisson gazeuse qu’on vient tout juste de 

décapsuler), la réaction se fera vers la gauche et produira du bioxyde de carbone et 

de l’eau. On indique ce phénomène à l’aide de flèches dans les deux directions : 

CO2 + H2O H2CO3 

Selon la loi d’action de masse, en présence d’une masse importance de bioxyde de 

carbone, la réaction se fera plus rapidement vers la droite. Par ailleurs, en présence 

d’une faible quantité de bioxyde de carbone, mais d’une masse importante d’acide 

carbonique, c’est vers la gauche que s’effectuera principalement la réaction. 

Le bioxyde de carbone est produit par les cellules qui, par leur respiration, libèrent de 

l’énergie dans l’organisme. Par diffusion, les molécules de bioxyde de carbone passent 

dans le liquide extracellulaire (LEC), puis dans le sang. Elles réagissent alors avec l’eau 

et produisent de l’acide carbonique. 

Notons que la réaction est accélérée 13 000 fois par une enzyme présente dans le 

sang : l’anhydrase carbonique. Cinq pour cent du bioxyde de carbone est transporté 

en solution simple (dissous dans l’eau), tandis qu’une quantité équivalant à 12,5 

fois ce pourcentage est transportée sous forme de combinaison chimique. L’acide 

carbonique n’étant par très stable en présence des nombreux ions que transportent le 

plasma et les liquides tissulaires, il se transforme en ions à peu près aussi rapidement 

qu’il se forme : 

CO2 + H2O H2CO3 H2CO3 − + H + 

dissous acide ion ion 

carbonique bicarbonate hydrogène 

5 % 4 % 71 % 

On remarquera que ces réactions sont réversibles. Toutes ces substances étant en 

équilibre dynamique, elles peuvent prendre l’une ou l’autre direction et absorber 

une quantité supplémentaire de matières, qu’elles extraient des cellules ou milieu. 

Si on fait le total des pourcentages, on peut s’étonner de n’obtenir que 80 %. 

38 



En fait, la quantité de bioxyde de carbone qui reste (20%) est transportée dans 

le sang en liaison avec des protéines, dont l’hémoglobine des globules rouges. 

Notons que l’ion hydrogène qui est libéré dans la réaction susmentionnée peut 

également s’unir à l’hémoglobine. Lorsque cela se produit, l’ion hydrogène modifie 

la structure de la molécule d’hémoglobine de telle manière que l’oxygène transporté 

par l’hémoglobine est libéré et diffusé dans les cellules. Il servira plus tard à 

la respiration cellulaire : 

Hb − O2 + H + O2 + Hb − H + 

Oxyhémoglobine Oxygène Hémoglobine réduite 

Les ions hydrogène peuvent donc s’unir au bicarbonate, à l’hémoglobine ou à 

d’autres protéines et à d’autres ions, afin d’empêcher le sang de trop s’acidifier. 

Ce mécanisme de contrôle du pH du sang est désigné sous le nom de fonction 

tampon. Il constitue l’un des aspects de l’homéostasie. 

Lorsque le sang atteint les capillaires pulmonaires, la loi d’action de masse s’applique 

de nouveau et inverse les réactions. La concentration d’oxygène étant plus forte 

dans l’air que contiennent les poumons que dans le sang, l’oxygène passe dans 

le sang par diffusion. Il s’unit alors à l’hémoglobine réduite, dont la molécule se 

modifie à nouveau et libère les ions hydrogène. 

O2 + Hb − H + Hb − O2 + H − 

Oxygéne Hémoglobine Oxyhémo- Ion 

réduite globine hydrogène 

Simultanément, le bioxyde de carbone lié à quelques-unes des molécules 

d’hémoglobine est libéré. Les ions hydrogène s’unissent alors à des ions bicarbonate. 

H + HCO − 3 H2CO3 H2O + CO2 

Cette réaction a pour résultat de libérer davantage de bioxyde de carbone. 

Par diffusion, le bioxyde de carbone passe alors du sang, où sa concentration 

est élevée, aux poumons, où sa concentration est faible. Lorsque nous expirons, 

nous rejetons donc une partie du bioxyde de carbone qui se trouvait dans 

notre organisme (voir la figure 1). 

Jusqu’ici, nous avons traité uniquement des effets de l’action de masse. Or, il existe 

un autre type de contrôle chimique concernant la vitesse des réactions. Lors de 

l’association du produit final avec l’enzyme qui a provoqué la réaction, les deux 

substances entrent alors en compétition avec la substance qui est à l’origine de 

la réaction. Supposons par exemple qu’une enzyme transforme une substance X 

en une substance Y : X enzyme Y et qu’aussitôt constituée, Y s’unisse à l’enzyme. 

Seule une très petite quantité d’enzyme pourra continuer à transformer la substance 

X. On appelle cette réaction l’inhibition compétitive, puisque la compétition entre X 

et Y pour la possession de l’enzyme limite ou inhibe la réaction. Ce type de réaction 

constitue un exemple de rétroaction négative. 

X enzyme Y 

39 

Rétroaction négative 



Cellule 

tissulaire 

Figure 1. Résumé des réactions liées aux échanges gazeux 

dans les tissus et les poumons 

Voyons un exemple d’inhibition compétitive dans un système vivant, en l’occurrence 

dans les cellules d’un animal au cours de la production d’un acide aminé, l’isoleucine : 

L’isoleucine entre donc en compétition avec la substance de départ, la thréonine, 

ce qui a pour effet d’inhiber la production d’isoleucine dans la cellule. En l’absence 

d’isoleucine, la cellule en produira une certaine quantité. La production cesse dès 

que l’isoleucine aura été créée. Il s’agit là d’un système homéostatique dans lequel le 

produit contrôle son propre niveau de production. 

40 

Capillaire 

Globule rouge 

CO2 CO2 + H2O H2CO3 

O2 Hb − O2 H + 

+ 

Hb− H + HCO3 − 

Parmi les veines vers le cœur et 

par l’artère pulmonaire 

vers les poumons 


Émission 5 : LÉquilibre biochimique 

Capillaire 

Hb − H + + O2 O2 

Hb − O2 + H + 

HCO3 − + H + H2CO3 

Globule rouge 

H2O + CO2 CO2 

Alvéole 

pulmonaire 

enzyme enzyme enzyme acide 

enzyme 

Thréonine B C cétoglutarique isoleucine 

Rétroaction négative


Revoir le processus de respiration cellulaire ainsi que les différentes façons 

dont les gaz sont transportés par le sang. 

Selon vos préférences, demander aux élèves d’effectuer les deux premières 

activités avant ou après le visionnement de l’émission. 


Discuter avec les élèves des principes de l’action de masse et de l’inhibition 

compétitive. Leur demander d’effectuer les deux autres activités et de préparer 

des notes à partir des questions récapitulatives (activité 4). 

Activité 1 : Étude des échanges gazeux chez l’être humain 

On se reportera à l’ouvrage de Benson et coll. Intitulé Investigations in Biology. 

Recherches nos 33 et 34 Addison-Wesley Publishers. Don Mills, Ontario, 1977. 

La première expérience illustre l’influence du bioxyde de carbone sur le rythme 

respiratoire dans trois situations différentes : normalement après un exercice, 

pendant une hyperventilation et en respirant dans un sac de plastique. 

La seconde expérience porte sur la chimie des gaz expirés. On trouvera une autre 

version de la seconde expérience dans Galbraith, Lab Manual – Biological Science, 

recherche no 23, édition revue et corrigée, Holt, Rinehart and Winston of Canada Ltd. 

Toronto, 1976. 

Activité 2 : Le mécanisme du mouvement stomatique 

L’action de masse est à l’origine d’un grand nombre de réponses apportées sur 

les plantes aux changements qui se produisent dans leur milieu; elle joue donc 

un rôle important dans le maintien de l’homéostasie. L’activité 2 est une expérience 

en laboratoire, qui est décrite en détail dans Brown et Creedy, Experimental Biology 

Manual, p. 177 Heineman Educational Books Limited, Londres, 1970. 

Cette expérience porte sur un tradescantia, une plante résistante pour la salle de 

classe. Cette plante suscitera sans aucun doute l’intérêt des élèves en raison de 

la couleur violette de ces cellules épidermiques, qui ressortent par rapport aux cellules 

de garde qui, elles, sont vertes. On place les feuilles dans quatre solutions différentes, 

dans l’obscurité et à la lumière; après quinze minutes, les élèves dénombrent 

vingt-cinq stomates et notent combien d’entre eux sont ouverts et combien sont 

fermés. À partir des données recueillies, ils peuvent déterminer les conditions qui 

provoquent l’ouverture des stomates. 

41 



Activité 3 : Utilisation d’une enzyme inhibitrice pour identifier 

chacune des étapes d’une réaction 

Cette expérience en laboratoire porte sur une réaction en quatre étapes liée 

au cycle de Krebs. Elle met l’accent sur la transformation de l’acide succinique en 

acide fumarique. On utilise des graines de haricots en train de germer. Consulter 

l’ouvrage de Brown et Creedy intitulé Experimental Biology Manual p. 133, 

Heineman Educational Books Limited, Londres, 1970. 


1. Qu’est-ce que la loi d’action de masse? Donnez un exemple de réaction chimique 

régie par cette loi. 

2. Comment la loi d’action de masse intervient-elle dans l’échange d’oxygène 

et de bioxyde de carbone : 

a) entre une cellule tissulaire et le sang contenu dans un capillaire? 

b) entre le sang contenu dans un capillaire et l’alvéole pulmonaire? 

3. Écrivez une équation sous forme verbale illustrant la façon dont 

l’hémoglobine réagit : 

a) en présence d’un excès d’ions d’hydrogène; 

b) en présence d’un excès d’oxygène. 

4. Faites un schéma illustrant le contrôle homéostatique du taux de 

bioxyde de carbone dans l’organisme humain. 

5. Définissez l’inhibition compétitive et donnez-en un exemple. 

6. Expliquez l’effet de l’inhibition compétitive sur l’homéostasie cellulaire. 

42 



Émission 6 : Les hormones messagères (241606) 


SBI4U 

Attente 






• Expliquer l’action des hormones sur les mécanismes de rétroaction 

(par exemple, expliquer les mécanismes de rétroaction exercés par les hormones mâles et femelles). 

• Analyser les processus homéostatiques associés au maintien de l’équilibre thermique, hydrique, 

ionique et acido-basique lors de stress et de traitements médicaux 






1. Définir une hormone et une glande endocrine; 

2. Énumérer les hormones les plus connues (par exemple la thyroxine, 

l’ADH, l’insuline et le glucagon) et indiquer où elles sont produites et 

où elles agissent; 

3. Indiquer l’emplacement de l’hypothalamus et de l’hypophyse et 

décrire les rapports qui existent entre eux; 

4. Décrire le rôle de l’hypothalamus et de l’hypophyse dans le contrôle de 

la réabsorption de l’eau (les élèves devraient également être en mesure 

d’expliquer le fonctionnement de la rétroaction dans ce système); 

5. Décrire brièvement le système à deux hormones qui contrôle le taux de glucose 

dans le sang ou glycémie; 

6. Nommer les différents types de cellules qu’on trouve dans le pancréas 

et les sécrétions qu’elles produisent; 

7. Décrire brièvement le système de régulation hormonale qui contrôle 

le taux de thyroxine dans l’organisme. 

43 


Émission 6 : Les hormones messagères


Nombreux sont les mécanismes homéostatiques qui sont contrôlés par des hormones. 

On distingue deux catégories de glandes dans l’organisme : les glandes exocrines, 

qui déversent leurs sécrétions dans des conduits qui les amènent directement à 

l’endroit où elles doivent agir; les glandes endocrines, dont les sécrétions appelées 

hormones sont répandues dans toutes les parties du corps par la circulation sanguine. 

Les hormones sont sécrétées en petites quantités et ne produisent leurs effets qu’à 

une certaine distance de l’endroit d’où elles émanent. Par ailleurs, la plupart des 

hormones n’exercent leur action que sur des cellules-cibles spécifiques, les autres 

cellules n’étant apparemment pas touchées. 

Qu’est-ce qui fait que l’hormone agit sur certaines cellules et par sur d’autres? 

On a émis là-dessus une hypothèse selon laquelle les cellules-cibles possèdent 

des modules récepteurs spécifiques, probablement des protéines, situés dans 

la membrane cellulaire. Lorsque l’hormone appropriée atteint ces récepteurs, 

la protéine produit à l’intérieur de la cellule une molécule messagère secondaire 

qui active une enzyme particulaire, laquelle déclenche alors une série de réactions 

(voir la figure 1). 

Ainsi, dans l’émission 3, nous avons expliqué que l’hormone antidiurétique (ADH) 

sécrétée par l’hypophyse contrôle la perméabilité des membranes cellulaires dans 

le segment distal des tubes urinifères du rein, ce qui a pour effet d’augmenter la 

réabsorption d’eau et d’ions spécifiques. Cette modification de la perméabilité 

est réversible et peut être ajustée en fonction de la concentration du liquide 

extracellulaire (LEC). Elle est peut-être attribuable à l’action d’une enzyme appelée 

déshydrogénase succinique, qui extrait l’hydrogène de l’acide succinique. 

Figure 1. Modèle hypothétique illustrant l’action d’une hormone sur une cellule-cible. 

Dans l’exemple ci-dessus, le besoin d’ADH stimule la production de l’hormone. 

Lorsque l’organisme n’en a plus besoin, la production cesse. Il s’agit là du mécanisme 

de régulation hormonale dans sa forme la plus simple. 

44 

hormone 

Molécule-cible 

messager 

enzyme enzyme 

inactive active 

X Y Z 

Cellule-cible 


Émission 6 : Les hormones messagères 

sécrétion

Au cours de cette émission, nous étudierons deux exemples de mécanismes plus 

complexes. Dans le premier cas, deux hormones ayant des actions contraires sont 

sécrétées; on les appelle d’ailleurs des hormones antagonistes. Ces deux hormones 

contrôlent ensemble la glycémie en la maintenant dans une marge très étroite 

autour de 0,1 %. Le second exemple porte sur un mécanisme plus complexe encore, 

auquel participent autres hormones et qui donne lieu à un réglage très précis du 

métabolisme. 

On utilise le processus du contrôle du taux de glucose dans le sang comme exemple 

d’un contrôle homéostatique comportant l’intervention de deux hormones dites 

antagonistes. Nous avons mentionné dans l’émission 1 que la régulation du taux 

de glucose dans le sang est fort importante, en particulier lorsque le sujet mange 

à intervalles très irréguliers ou qu’il jeûne. Nos cellules doivent être alimentées en 

glucose à un rythme relativement constant, car elles y puisent l’énergie qui leur 

permet de mener leurs différentes activités. L’approvisionnement des cellules du 

cerveau est particulièrement important, puisque ces cellules sont les premières 

touchées par un abaissement trop important du taux de glucose. 

Comment s’effectue l’homéostasie du glucose? Tout le monde connaît, du moins de 

nom, la maladie appelée diabète, qui est causée par un dérèglement du système de 

contrôle du glucose. Les diabétiques doivent assurer eux-mêmes la régulation de leur 

taux de glucose en surveillant leur absorption de sucres et d’hormone. Ceux qui ne 

souffrent pas de cette maladie ont la chance de jouir d’un contrôle homéostatique 

automatique. 

Le diabète est causé par l’incapacité de l’organisme de produire une quantité 

suffisante d’insuline. C’est un médecin canadien, Sir Frederick Banting, qui, en 1922, 

a établi le lien existant ente l’insuline sécrétée par le pancréas et le contrôle du sucre 

dans le sang. 

On trouve dans le pancréas environ un million de petits amas cellulaires qu’on appelle 

les îlots de Langerhans. Ces amas cellulaires se distinguent des autres cellules du 

pancréas du fait que, contrairement à celles-ci, elles ne sécrètent pas de sucs digestifs 

et qu’elles déversent leurs sécrétions directement dans le sang et non dans les canaux 

pancréatiques. 

Les îlots de Langerhans sont constitués de deux types de cellules : les cellules alpha 

et les cellules bêta. Les cellules bêta produisent de l’insuline, tandis que les cellules 

alpha produisent une hormone appelée glucagon, dont l’action est contraire à celle 

de l’insuline 

45 

Concentration Ilôts de 

de glucose Langerhans 

élevé sécrétion d’insuline 

faible sécrétion de glucagon 



L’insuline est une petite protéine qui se compose de 51 acides aminés. Elle réduit 

le taux de glucose dans le sang en transformant le glucose en glycogène dans 

les cellules des muscles et du foie et le glucose en lipides et le glucose en lipides et 

en protéines dan les autres cellules de l’organisme. Elle contribue donc au stockage 

du glucose dans les molécules plus grandes en vue d’une utilisation future. 

L’insuline accélère également la dégradation du glucose dans la plupart des cellules, 

ce qui libère de l’énergie. 

Deux hypothèses ont été émises sur le mode d’action de l’insuline. Selon la première 

hypothèse, l’insuline augmente la perméabilité des membranes cellulaires du glucose. 

Selon la seconde hypothèse, l’insuline accélère la phosphorylation du glucose, ce qui 

le rend chimiquement plus actif et le fait réagir plus rapidement. 

Glucose + ATP Glucose-6 phosphate + ADP 

Voici le schéma du rôle joué par l’insuline dans le contrôle du taux de glucose : 

Entité 

soumise à la Récepteur Message Eecteurs Résultats 

régulation 

Concentration 

de glucose 

dans le sang 

Figure 2 

La seconde hormone produite par les îlots de Langerhans, le glucagon, est 

elle aussi une très petite protéine qui ne se compose que de 29 acides aminés. 

Elle est sécrétée par les cellules alpha dès que le taux de glucose dans le sang 

descend au-dessous de 0,1 %. Le glucagon active l’utilisation du glucose stocké 

dans le foie et la transformation du glycogène en glucose-1 phosphate : 

Dans les autres tissus, le glucagon accélère la dégradation du glucose, ce qui libère 

de l’énergie. Dans les reins, le glucagon modifie le taux d’excrétion du sodium, du 

potassium et des ions phosphate. 

46 

trop élévée cellules bêta 

des îlots de 

Langerhans 

insuline 

foie glucose 

muscles glycogène 

autres glucose 

cellules lipides et 

protéines 

autres utilisation 

cellules plus rapide 

du glucose 

Glucose + ATP 

glucagon 

Glucose-1 phosphate + ADP 



réduite 

Régulation 

de la glycémie 

à 0,1 %

Nous pouvons donc à présent compléter le schéma de la figure 2 : 

Entité 

soumise à la Récepteur Message Eecteurs Résultats 

régulation 

Concentration 

de glucose 

dans le sang 

Figure 3 

trop élévée cellules bêta 

des îlots de 

Langerhans 

Intervention 

d’une seule hormone 

47 

cellules alphas 

des îlots de 

Langerhans 

insuline 

glucadon 

les deux hormones 

antagonistes 

foie glucose 

muscles glycogène 

autres glucose 

cellules lipides et 

protéines 

autres utilisation 

cellules plus rapide 

du glucose 

foie glycogène 

glucose 

autres transformation 

cellules des lipides 

en glucose 



Nouveau taux 

de régulation 

Taux auquel 

les récepteurs libèrent 

la seconde hormone 

réduite 

Régulation 

de la glycémie 

à 0,1 % 

accrue 

La seconde hormone met donc un terme à l’action de la première, avant que 

ne se produisent des oscillations importantes du taux des entités soumises à 

la régulation. Si nous considérons uniquement la première hormone (l’insuline), 

la courbe du taux de l’entité soumise à la régulation a la forme suivante. 

Taux de 

l’entité 

soumise à 

la régulation 

Figure 4 

La seconde hormone affine le mécanisme de régulation, de sorte que le taux 

de la substance dans le sang est maintenu dans des limites encore plus étroites : 

Figure 5 

Glucose 

Temps 

Taux auquel 

les récepteurs libèrent 

l’hormone 

Taux auquel 

la rétroaction interrompt 

la sécrétion de l’hormone

L’interaction des paires d’hormones antagonistes assure donc un réglage précis 

de l’homéostasie, c’est-à-dire le maintien de l’équilibre du milieu intérieur dans 

d’étroites limites. 

Il existe enfin un troisième type de contrôle homéostatique qui met à contribution 

un ensemble d’hormones. Une hormone active la sécrétion d’une seconde hormone, 

laquelle interrompt la production de la première. Ce type d’interaction permet de 

stabiliser le taux hormonal dans le sang. 

La production de thyroxine, une hormone qui contrôle le métabolisme de base, 

constitue un exemple de ce type d’interaction. Toute sécrétion excédentaire de 

thyroxine accroît la libération d’énergie par les cellules, lesquelles consomment alors 

plus d’oxygène et produisent plus de chaleur. La thyroxine est sécrétée par la glande 

thyroïde située à la base du cou. Sa production est activée par la thyréostimuline 

(TSH), une hormone de libération sécrétée par le lobe antérieur de l’hypophyse, 

qui est située à la base du cerveau. 

Lorsque le taux de thyroxine dans le sang descend à un niveau trop bas, l’hypophyse 

libère de la TSH qui, à son tour, active la production thyroxine dans la glande 

thyroïde. Quand le sang contenant la quantité additionnelle de thyroxine atteint 

le cerveau, la sécrétion de TSH est interrompue. Nous sommes donc en présence 

d’une boucle de retour (voir la figure 6) dans laquelle les hormones sécrétées par 

deux glandes différentes ont une action à la fois activatrice et inhibitrice l’une sur 

l’autre; cette boucle assure donc la régulation du taux de thyroxine dans le sang et 

contribue, de la sorte, à l’équilibre du métabolisme. 

48 

faible taux de TSH 

taux élevé 

de TSH 

hypophyse 

Thyroïde 

taux élevé 

de thyroxine 

Figure 6. Interaction de deux glandes et de deux hormones 



faible taux de thyroxine

La réalité n’est cependant pas aussi simple. En fait, les détecteurs de la concentration 

de thyroxine ne se trouvent pas dans l’hypophyse, mais bien dans l’hypothalamus, 

qui est situé juste au-dessus de cette dernière dans le cerveau. Les centres de contrôle 

d’un grand nombre d’entités soumises à la régulation se trouvent d’ailleurs dans 

l’hypothalamus, entre autres un groupe de chimiorécepteurs bien irrigués par 

la circulation sanguine qui contrôlent en tout temps la composition du sang. 

Lorsque ces cellules détectent une insuffisance de thyroxine, elles déversent dans le 

sang un polypeptide court appelé hormone de libération de la thyréostimuline (TSH). 

Cette hormone gagne directement le lobe antérieur de l’hypophyse par une voie 

sanguine courte (le système porte hypophysaire) et elle y active la production de TSH. 

Lorsque le taux de thyroxine augmente, un autre groupe de cellules, situées elles aussi 

dans l’hypothalamus, sécrètent un autre polypeptide court appelé somatostatine, 

laquelle inhibe la production de plusieurs hormones produites par l’hypophyse : 

la TSH, l’hormone de croissance (somatotrophine), l’insuline et glucagon. 

Le schéma des interactions glandulaires et hormonales (voir la figure 7) comprend 

donc en réalité trois glandes et quatre hormones qui, ensemble, assurent un réglage 

très précis du contrôle homéostatique. 

faible taux de TSH 

Figure 7. Contrôle homéostatique par trois glandes et quatre hormones 

49 

somatostatine 

taux élevé 

de TSH 

hypothalamus 

hormone de libération 

de la thyréostimuline (TRF) 

Thyroïde 

taux élevé 

de thyroxine 



faible taux de thyroxine

Approfondissement de la matière 

Les élèves pourront approfondir la matière étudiée en faisant des recherches sur 

d’autres aspects de la régulation hormonale : par exemple la régulation par deux 

hormones antagonistes, le parathormone et le calcitonine, de la concentration d’ions 

calcium dans le sang, ou encore les mécanismes de rétroaction qui règlent le cycle 

menstruel de la femme. 

En ce qui concerne le cycle menstruel, on pourra tenter de répondre aux questions 

suivantes : Combien d’hormones participent au processus? Où sont-elles produites? 

Où produisent-elles leurs effets? Comment la compréhension du cycle menstruel 

permet-elle à la femme de planifier ses grossesses? 

Demander aux élèves d’effectuer une recherche sur la corrélation entre la génétique 

et l’homéostasie. Comment la capacité de réaliser l’homéostasie dans notre milieu 

intérieur se transmet-elle? Comment deux hormones comme la folliculostimuline 

et l’hormone lutéinisante peuvent-elles avoir des actions aussi différentes chez 

les deux sexes? Comment les gènes influent-ils sur le fonctionnement des hormones 

et vice-versa? Certaines substances bloquent-elles la circulation de l’information 

génétique? 

Pour certains auteurs, le principe de l’homéostasie dépasse les limites d’un organisme. 

En fait, les mécanismes de rétroaction semblent également régler la vie et 

le fonctionnement d’unités biologiques plus grandes comme l’espèce, la population, 

la collectivité, l’écosystème, le biome et même l’ensemble de la biosphère. 

L’équilibre de systèmes aussi importants peut-elle être considérée comme de 

l’homéostasie? Comment une espèce fait-elle face aux changements qui se produisent 

dans son environnement et parvient-elle à se perpétuer de génération en génération? 

Comment les mécanismes homéostatiques limitent-ils les erreurs et les dommages 

génétiques et réparent-ils les molécules d’ADN afin d’assurer l’équilibre génétique? 

Quel lien peut-on établir entre la loi Hardy-Weinberg et l’équilibre des gènes 

dans une population? En quoi l’évolution constitue-t-elle une sorte d’adaptation 

homéostatique de l’espèce? 

L’équilibre dynamique et l’établissement de mécanismes de contrôle qui maintiennent 

les fluctuations dans d’étroites limites semblent caractériser aussi bien les grandes 

entités biologiques qu’un simple organisme. Peut-on, en conséquence, utiliser notre 

modèle de contrôle homéostatique pour expliquer l’équilibre entre les prédateurs 

et leurs proies, l’évolution parallèle des insectes et des plantes à fleurs, ou encore 

le maintien à un taux donné des éléments participant aux cycles bio-géo-chimiques? 

L’autorégulation dans d’étroites limites constitue donc une caractéristique de la vie 

à tous les niveaux, de la cellule à la biosphère. 

50 




La matière est présentée de façon plus simple dans l’émission 3. Certaines des activités 

qui suivent pourraient permettre de préparer les élèves au visionnement de 

l’émission 6. 


Demander aux élèves d’effectuer plusieurs des activités qui suivent. Leur expliquer 

les exemples mentionnés à la section « Approfondissement de la matière » au sujet 

du contrôle de la concentration des ions calcium et la régulation du cycle menstruel 

de la femme. Pour compléter l’étude de l’émission 6, demander aux élèves de 

préparer des notes à partir des questions récapitulatives (activité 5). 

Activités 

Activité 1 : Suggestions de recherche 

Demander aux élèves de faire une recherche sur un des thèmes suivants. Faire une 

mise en commun des résultats. 

• Régulation de la glycémie 

• La glycémie et le milieu intérieur 

• La glycémie et l’insuline 

• La glycémie et la faim 

• Le métabolisme basal 

• La réaction au stress : l’adrénaline 

Activité 2 : Effets d’une hormone sur le rythme cardiaque de la daphnie 

Pour cette expérience en laboratoire, on stimule l’activité cardiaque d’un petit 

crustacé à l’aide d’épinéphrine (ou adrénaline). Si nécessaire, consulter des références 

pour la méthodologie. 

51 




1. a) Décrivez un glande endocrine et dites en quoi elle diffère d’une glande exocrine. 

b) Décrivez une hormone et expliquez l’hypothèse selon laquelle les hormones 

agissent sur certaines cellules-cibles et n’ont aucun effet sur la plupart des cellules 

de l’organisme. 

2. Réalisez un tableau comportant les titres suivants : 

Hormone – Endroit où elle est produite – Endroit où elle agit – Nature de son action 

Remplissez le tableau en utilisant les hormones suivantes : 

thyroxine, hormone antidiurétique, insuline, glucagon, parathormone, calcitonine, 

œstrogène, progestérone. 

3. Indiquez l’emplacement de l’hypothalamus et de l’hypophyse. 

De quelle nature sont les rapports qui existent entre eux? 

Comment l’hypothalamus contrôle-t-il le fonctionnement de l’hypophyse? 

4. Décrivez le processus de contrôle de la réabsorption de l’eau dans le corps humain. 

Comment fonctionne la rétroaction dans ce système? 

5. Faites un schéma illustrant le contrôle homéostatique de glycémie. 

6. Décrivez la structure du pancréas et indiquez l’endroit précis où est produite 

chacune de ses sécrétions. 

7. Décrivez brièvement la régulation hormonale du taux de thyroxine dans 

l’organisme. 

8. En quoi l’homéostasie est-elle une caractéristique de la vie à tous les niveaux? 

Donnez des exemples de l’application des mécanismes de contrôle au niveau 

de la population, de l’espèce, de la collectivité, du biome et de la biosphère. 

52

Homéostasie - TFO

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