Répondre aux changements

Les cellules maintiennent l'homéostasie en réagissant aux changements

Les cinq facettes qui constituent les conditions internes de la cellule comprennent :

• La teneur en eau.

• La température.

• Le niveau de pH du contenu de la cellule.

• Le niveau de nutrition - principalement la concentration de glucose dans la cellule.

• Le niveau de pression par rapport à l'environnement.

Les changements de l'un de ces paramètres agissent comme un déclencheur pour les cellules. Ces changements sont appelés stimuli.

Réponse aux stimuli

Les changements internes et externes dans l'environnement de l'organisme qui interfèrent avec la capacité de l'organisme à effectuer des réactions de manière efficace nécessitent une réponse. Il est vital qu'une réponse soit donnée. Examinons de plus près ce processus.

Le rôle des stimuli dans la réaction au changement

Les cellules détectent les changements grâce à un système de surveillance et de sécurité spécialisé appelé récepteurs.

Que sont les récepteurs ?

Lorsque les récepteurs détectent des changements, ils envoient des signaux aux centres de contrôle pour y remédier.

Qu'est-ce qu'une réponse ?

Que se passe-t-il ensuite ? Comme nous l'avons vu, les récepteurs envoient des impulsions chimiques ou électriques au centre de contrôle de l'organisme. Le centre de contrôle, à son tour, envoie des signaux aux systèmes concernés qui peuvent identifier les changements et y répondre positivement. Ces organes cibles sont appelés effecteurs, et la réaction aux stimuli est appelée réponse.

Fig. 1 - Réponse au changement

Examinons le contrôle du glucose dans le corps comme un exemple de réaction d'une cellule à son environnement.

Exemple de cellules réagissant à leur environnement

Rencontre X, une personne en bonne santé qui n'a pas d'antécédents de maladie. Suivons un scénario :

1. X mange un beignet.
2. Quelques heures plus tard, le glucose est absorbé par les intestins dans la circulation sanguine, ce qui entraîne une augmentation de la concentration de glucose dans le sang. Une partie du glucose est absorbée par les cellules par simple diffusion, mais pas suffisamment. La quantité restante dans le sang demeure plus élevée que la normale.
3. Le taux élevé de glucose dans le sang stimule les récepteurs du pancréas, qui à leur tour provoquent la production et la libération d'une hormone appelée insuline. L'insuline pénètre dans la circulation sanguine et stimule l'absorption des molécules de glucose par les cellules, leur apportant ainsi les éléments nutritifs dont elles ont besoin pour remplir leurs fonctions.

Cependant, que se passe-t-il si X ne mange rien d'autre ce jour-là et qu'il n'y a pas de glucose dans son sang ? Heureusement, plus tôt, lorsque X venait de manger, certaines des molécules de glucose ont été stockées par les cellules du foie et emballées sous forme de glycogène. Lorsque la concentration de glucose dans le sang est dangereusement basse, une hormone appelée glucagon est libérée. Le glucagon stimule la transformation du glycogène en glucose et sa libération dans le sang. Cela permet de maintenir l'homéostasie de la glycémie.

Fig. 2 -Exemplede cellules réagissant à leur environnement dans le corps humain

Réagir au changement chez les plantes

Alors que les animaux réagissent de façon plus spectaculaire aux stimuli, les plantes doivent modifier leur mode de croissance en fonction des changements de l'environnement. Cela est dû à leur incapacité à se déplacer. Les plantes ont besoin d'un ensoleillement et d'une eau adéquats pour une survie optimale. Elles poussent en direction ou à l'écart des stimuli grâce à des schémas de croissance appelés tropisme.

Les tropismes sont principalement régulés par l'hormone auxine, présente dans les racines et les pousses de la plante. L'auxine favorise la division cellulaire et sa concentration dans différentes zones de la tige ou de la racine détermine la direction de la croissance. Les tiges des plantes poussent vers la lumière car elles contiennent des chloroplastes qui sont le siège des réactions de photosynthèse. Les auxines sont distribuées vers la zone de la plante qui reçoit la lumière et stimule la croissance.

La plante identifie des moyens de répondre positivement au changement et se penche vers le stimulus - c'est le phototropisme positif. Les racines font preuve de phototropisme négatif en poussant loin des zones bien éclairées vers les zones ombragées (généralement sous terre, car les sols plus profonds ont une concentration en eau plus élevée).

Une autre hormone appelée éthylène fait mûrir les fruits de la plante.

Fig. 3 - Phototropisme dans les racines et les pousses des plantes

Coordination nerveuse pour répondre au changement

Chez les animaux, la réponse au changement implique un mécanisme d'action plus complexe, qui comprend divers groupes de cellules. Les récepteurs signalent le stimulus, qui le convertit en signaux électriques et chimiques, puis transmettent ces signaux au cerveau par l'intermédiaire de cellules nerveuses appelées neurones. Les signaux sont transmis entre les cellules par l'intermédiaire du potentiel d'action, c'est-à-dire des changements de potentiel des membranes cellulaires. Tous ces changements se produisent dans le système nerveux, qui se compose du cerveau, de la moelle épinière, des nerfs et des neurones.

La contraction musculaire en réponse à un changement

Certains stimuli exigent que l'organisme bouge pour y répondre. Cela implique les membres et d'autres groupes de muscles qui sont responsables de la mobilité. Il existe une contraction et un relâchement synchronisés des différents groupes de muscles squelettiques, supervisés par le cerveau et la moelle épinière et transmis par les neurones. Le mouvement des filaments coulissants et la contraction et le relâchement des muscles qui en résultent sont contrôlés par des signaux électriques et chimiques et peuvent être volontaires ou involontaires.