THERMORÉCEPTEURS: CHEZ L'HOMME, CHEZ L'ANIMAL, CHEZ LES PLANTES - LA BIOLOGIE - 2024

Les thermorécepteurs sont ces récepteurs qui possèdent de nombreux organismes vivants percevant des termes de stimuli autour. Ils ne sont pas seulement typiques des animaux, car les plantes doivent également enregistrer les conditions environnementales qui les entourent.

La détection ou la perception de la température est l'une des fonctions sensorielles les plus importantes et est souvent essentielle à la survie des espèces, car elle leur permet de répondre aux changements thermiques typiques de l'environnement dans lequel elles se développent.

Crotalus willardi, avec l'un des deux fosses crâniennes distinctives (thermorécepteurs) visibles entre le nez et l'œil. Robert S. Simmons.

Son étude comprend une partie importante de la physiologie sensorielle et, chez l'animal, elle a débuté vers 1882, grâce à des expériences qui ont pu associer des sensations thermiques à une stimulation localisée de sites sensibles sur la peau humaine.

Chez l'homme, il existe des thermorécepteurs assez spécifiques en ce qui concerne les stimuli thermiques, mais il y en a aussi d'autres qui répondent à la fois aux stimuli «froids» et «chauds», ainsi qu'à certains produits chimiques tels que la capsaïcine et le menthol (qui produisent des stimuli similaires). aux sensations chaudes et froides).

Chez de nombreux animaux, les thermorécepteurs répondent également aux stimuli mécaniques et certaines espèces les utilisent pour se nourrir.

Pour les plantes, la présence de protéines appelées phytochromes est essentielle pour la perception thermique et les réponses de croissance qui y sont associées.

Thermorécepteurs chez l'homme

Les êtres humains, comme les autres mammifères, ont une série de récepteurs qui leur permettent de mieux se rapporter à l'environnement grâce à ce qu'on a appelé les «sens spéciaux».

Ces «récepteurs» ne sont rien de plus que les portions finales de dendrites chargées de percevoir les différents stimuli environnementaux et de transmettre ces informations sensorielles au système nerveux central (portions «libres» des nerfs sensoriels).

4 Modèles pour la structure du système sensoriel chez l'homme (Source: Shigeru23 via Wikimedia Commons)

Ces récepteurs sont classés, selon la source du stimulus, en extérocepteurs, propriocepteurs et intérocepteurs.

Les extérocepteurs sont plus proches de la surface du corps et «sentent» l'environnement environnant. Il en existe plusieurs types: ceux qui perçoivent la température, le toucher, la pression, la douleur, la lumière et le son, le goût et l'odeur, par exemple.

Les propriocepteurs sont spécialisés dans la transmission de stimuli liés à l'espace et au mouvement vers le système nerveux central, tandis que les intérocepteurs sont chargés d'envoyer des signaux sensoriels générés à l'intérieur des organes du corps.

Exteroceptors

Dans ce groupe, il existe trois types de récepteurs spéciaux appelés mécanorécepteurs, thermorécepteurs et nocicepteurs, capables de réagir au toucher, à la température et à la douleur, respectivement.

Chez l'homme, les thermorécepteurs ont la capacité de répondre à des différences de température de 2 ° C et sont sous-classés en récepteurs de chaleur, récepteurs du froid et nocicepteurs sensibles à la température.

- Les récepteurs de chaleur n'ont pas été correctement identifiés, mais on pense qu'ils correspondent à des terminaisons de fibres nerveuses «nues» (non myélinisées) capables de répondre à une température élevée.

- Les thermorécepteurs froids proviennent des terminaisons nerveuses myélinisées qui se ramifient et se trouvent principalement dans l'épiderme.

- Les nocicepteurs sont spécialisés dans la réponse à la douleur due aux contraintes mécaniques, thermiques et chimiques; Ce sont des terminaisons de fibres nerveuses myélinisées qui sont ramifiées dans l'épiderme.

Thermorécepteurs chez les animaux

Les animaux, ainsi que les humains, dépendent également de différents types de récepteurs pour percevoir l'environnement qui les entoure. La différence entre les thermorécepteurs des humains et ceux de certains animaux est que les animaux ont souvent des récepteurs qui répondent à la fois aux stimuli thermiques et mécaniques.

C'est le cas de certains récepteurs dans la peau des poissons et des amphibiens, de certains félins et singes, qui sont capables de répondre à la fois aux stimulations mécaniques et thermiques (dues à des températures élevées ou basses).

Chez les animaux invertébrés, l'existence possible de récepteurs thermiques a également été démontrée expérimentalement, cependant, séparer une simple réponse physiologique à un effet thermique de la réponse générée par un récepteur spécifique n'est pas toujours facile.

Plus précisément, les «preuves» indiquent que de nombreux insectes et certains crustacés perçoivent des variations thermiques dans leur environnement. Les sangsues ont également des mécanismes spéciaux pour détecter la présence d'hôtes à sang chaud et sont les seuls invertébrés non arthropodes où cela a été démontré.

De même, plusieurs auteurs soulignent la possibilité que certains ectoparasites d'animaux à sang chaud puissent détecter la présence de leurs hôtes à proximité, bien que cela n'ait pas été beaucoup étudié.

Chez les vertébrés comme certaines espèces de serpents et certaines chauves-souris suceuses de sang (qui se nourrissent de sang), il existe des récepteurs infrarouges capables de répondre aux stimuli thermiques «infrarouges» émis par leurs proies à sang chaud.

Photographie d'une chauve-souris suceuse de sang ("vampire") (Source: Ltshears via Wikimedia Commons)

Les chauves-souris "vampires" les ont sur leur visage et les aident à déterminer la présence des ongulés qui servent de nourriture, tandis que les boas "primitifs" et certaines espèces de crotaline venimeuse les ont sur leur peau et ce sont des terminaisons nerveuses libres qui ils se diversifient.

Comment travaillent-ils?

Les thermorécepteurs fonctionnent plus ou moins de la même manière chez tous les animaux et ils le font essentiellement pour indiquer à l'organisme dont ils font partie quelle est la température ambiante.

Comme discuté, ces récepteurs sont en fait des terminaisons nerveuses (les extrémités des neurones connectés au système nerveux). Les signaux électriques générés dans ces derniers ne durent que quelques millisecondes et leur fréquence est fortement dépendante de la température ambiante et de l'exposition à des changements brusques de température.

Dans des conditions de température constante, les thermorécepteurs de la peau sont constamment actifs, envoyant des signaux au cerveau pour générer les réponses physiologiques nécessaires. Lorsqu'un nouveau stimulus est reçu, un nouveau signal est généré, qui peut durer ou non, en fonction de sa durée.

Canaux ioniques sensibles à la chaleur

La perception thermique commence par l'activation des thermorécepteurs dans les terminaisons nerveuses des nerfs périphériques de la peau des mammifères. Le stimulus thermique active les canaux ioniques dépendant de la température dans les terminaisons axonales, ce qui est essentiel pour la perception et la transmission du stimulus.

Ces canaux ioniques sont des protéines appartenant à une famille de canaux appelés «canaux ioniques thermosensibles» et leur découverte a permis d'élucider plus en profondeur le mécanisme de la perception thermique.

Identité moléculaire des nerfs qui répondent au froid ou à la chaleur en fonction de l'expression de canaux ioniques sensibles à la chaleur (Source: David D. McKemy via Wikimedia Commons)

Son travail est de réguler le flux d'ions tels que le calcium, le sodium et le potassium vers et depuis les récepteurs thermiques, conduisant à la formation d'un potentiel d'action qui se traduit par une impulsion nerveuse vers le cerveau.

Thermorécepteurs dans les plantes

Pour les plantes, il est également essentiel de pouvoir détecter tout changement thermique qui se produit dans l'environnement et d'émettre une réponse.

Certaines recherches sur la perception thermique des plantes ont révélé qu'elle dépend souvent de protéines appelées phytochromes, qui participent également au contrôle de multiples processus physiologiques chez les plantes supérieures, parmi lesquelles la germination et le développement des plants, floraison, etc.

Les phytochromes jouent un rôle important dans la détermination du type de radiations auxquelles les plantes sont soumises et sont capables d'agir comme des «interrupteurs» moléculaires qui s'allument sous la lumière directe (avec une forte proportion de lumière rouge et bleue), ou qui s'éteignent à l'ombre (forte proportion de rayonnement «rouge lointain»).

Représentation schématique d'un phytochrome actif (Pr) et inactif (Pfr) (Source: Bengt A. Lüers - BiGBeN_87_de via Wikimedia Commons)

L'activation de certains phytochromes favorise la croissance «compacte» et inhibe l'élongation en agissant comme des facteurs de transcription pour les gènes impliqués dans ces processus.

Cependant, il a été prouvé que, dans certains cas, l'activation ou l'inactivation des phytochromes peut être indépendante du rayonnement (lumière rouge ou rouge lointain), connu sous le nom de «réaction de réversion sombre», dont la vitesse dépend apparemment de la température.

Les températures élevées favorisent l'inactivation rapide de certains phytochromes, les empêchant de fonctionner comme facteurs de transcription, favorisant la croissance par allongement.

Références

1. Brusca, RC et Brusca, GJ (2003). Invertébrés (n ° QL 362. B78 2003). Basingstoke.
2. Feher, JJ (2017). Physiologie humaine quantitative: une introduction. Presse académique.
3. Hensel, H. (1974). Thermorécepteurs. Revue annuelle de physiologie, 36 (1), 233-249.
4. Kardong, KV (2002). Vertébrés: anatomie comparée, fonction, évolution. New York: McGraw-Hill.
5. M. Legris, C. Klose, ES Burgie, CCR Rojas, M. Neme, A. Hiltbrunner, PA Wigge, E. Schafer, RD Vierstra, JJ Casal. Le phytochrome B intègre les signaux de lumière et de température dans Arabidopsis. Science, 2016; 354 (6314): 897
6. Rogers, K., Craig, A. et Hensel, H. (2018). Encyclopaedia Britannica. Consulté le 4 décembre 2019 sur www.britannica.com/science/thermoreception/Properties-of-thermoreceptors
7. Zhang, X. (2015). Capteurs moléculaires et modulateurs de thermoréception. Canaux, 9 (2), 73-81.