physiologie (Biologie et Anatomie).

physiologie (Biologie et Anatomie). 1 PRÉSENTATION physiologie, étude des processus physiques et chimiques qui ont lieu dans les organismes vivants lors de l'accomplissement des fonctions vitales. La physiologie étudie des fonctions fondamentales telles que la reproduction, la croissance, le métabolisme ou la respiration qui se produisent au sein des cellules, des tissus, des organes et des divers systèmes organiques. La physiologie entretient des relations étroites avec l'anatomie et la médecine. L'importance attachée aux mécanismes d'investigation biologique à l'aide des outils de la physique et de la chimie a fait de la physiologie une discipline distincte au XIXe siècle. Aujourd'hui, cependant, cette tendance s'oriente plutôt vers la fragmentation et la fusion avec les branches très spécialisées des sciences de la vie. On distingue trois grandes divisions : la physiologie générale, décrivant les processus de base communs à toute forme de vie ; la physiologie et l'anatomie fonctionnelle de l'homme et des animaux, comprenant la pathologie et les études comparatives ; et la physiologie des plantes, qui étudie la photosynthèse et les autres processus de la vie végétale. 2 HISTORIQUE DE L'INVESTIGATION PHYSIOLOGIQUE Les premières études de physiologie humaine ont probablement eu lieu vers l'an 300 av. J.-C. initiées par deux médecins grecs, Hérophile et Érasistrate, qui pratiquent tous deux des dissections humaines (ils utilisent les cadavres de criminels ; peut-être Hérophile pratique-t-il également la vivisection sur criminels). Nombre de leurs observations, qui portent sur les systèmes nerveux, digestif et musculaire, sont toujours valables. Pendant les dix-neuf siècles suivants, peu d'études physiologiques sont menées. 3 VERS LA PHYSIOLOGIE MODERNE La physiologie animale moderne fait ses premiers pas avec la découverte de la circulation sanguine par le médecin anglais William Harvey (1578-1657) en 1616. Peu après, le chimiste flamand Jan-Baptist Van Helmont (1577-1644) développe le concept des gaz et suggère l'usage des sels alcalins pour traiter les troubles digestifs. Le biophysicien italien Giovanni Borelli (1608-1679) étudie le mouvement animal (De Motu Animalium, publié à titre posthume en 1680), et postule que la base de la contraction musculaire se trouve dans les fibres musculaires. Le naturaliste hollandais Antonie Van Leeuwenhoek (1632-1723), qui fabrique ses propres lentilles grossissantes (capables de grossissements à 300 fois), effectue les premières descriptions des globules rouges et des spermatozoïdes. L'anatomiste italien Marcello Malpighi (1628-1694) démontre l'existence des capillaires sanguins (complétant ainsi le système décrit par William Harvey) et étudie la physiologie des reins, du foie et de la rate. Au cours de la seconde moitié du XVIIe siècle, l'étude des glandes salivaires est entreprise par le médecin anglais Thomas Wharton (1614-1673), qui met en évidence la sécrétion de la salive, et par l'anatomiste danois Nicolaus Steno (1638-1686), qui étudie les sécrétions des glandes lacrymales et salivaires. Le médecin hollandais Reinier de Graaf (1641-1673) poursuit l'étude des glandes en découvrant l'existence de follicules dans les ovaires (aujourd'hui appelés follicules de De Graaf). Il mène également des études sur les sucs pancréatiques et la bile. C'est un médecin anglais, Richard Lower (1631-1691), qui réalise la première transfusion sanguine d'un animal à un autre, et le médecin français Jean-Baptiste Denis (1643-1704), qui effectue la première transfusion sanguine réussie sur un être humain. Au XVIIe siècle, des progrès sont également réalisés dans l'étude de la respiration. Le physiologiste anglais John Mayow (1643-1679) démontre que l'air n'est pas une substance simple mais une combinaison de plusieurs éléments, dont certains ne sont pas essentiels à la vie. Au XVIIIe siècle, le chimiste britannique Joseph Priestley (1733- 1804) établit que l'oxygène indispensable à la vie animale est identique à l'oxygène nécessaire pour obtenir la combustion. Peu après, Antoine Laurent de Lavoisier (17431794), chimiste français, parvient à isoler l'oxygène et affirme que le sous-produit de la respiration est le dioxyde de carbone. 4 LA PHYSIOLOGIE AUX XVIIIE ET XIXE SIÈCLES La physiologie moderne doit beaucoup aux travaux menés au XVIIIe siècle par le médecin hollandais Hermann Boerhaave (1668-1738) et son élève, le scientifique suisse Albrecht von Haller (1708-1777). Au travers de leur critique des tenants de la iatrochimie (qui considèrent que la vie est produite par des réactions chimiques) et de ceux de la iatrophysique (qui réduisent la physiologie à des réactions physiques), ils posent les bases d'une étude intégrée de la physiologie. Albrecht von Haller est le premier scientifique à établir que la matière vivante est douée d'excitabilité. Au cours de la seconde moitié du XVIIIe siècle, le médecin italien Luigi Galvani (1737-1798) démontre que les muscles des pattes d'une grenouille peuvent se contracter par stimulation électrique, et le physiologiste italien Lazzaro Spallanzani (1729-1799) effectue des recherches sur l'action du suc gastrique dans la digestion. Il étudie également la fécondation et l'insémination artificielle chez les animaux dits inférieurs (invertébrés). La grande figure de la physiologie animale au XIXe siècle est le physiologiste français Claude Bernard (1813-1878), qui étudie le métabolisme des hydrates de carbone chez l'homme. Ses travaux portent également sur le système nerveux autonome, dont il décrit de nombreuses fonctions. Sa plus grande contribution est la démonstration que les organismes vivants ne sont jamais inertes mais, au contraire, en perpétuel changement dynamique pour maintenir leur équilibre interne. Les principes de Claude Bernard sont vérifiés et améliorés durant la première moitié du XXe siècle, par le physiologiste américain Walter Bradford Cannon (1871-1945), qui qualifie cet état dynamique d'homéostasie et démontre que le corps est capable de s'adapter en cas de danger. Il met en évidence certains processus du corps humain tels que la régulation de la chaleur interne, le pouvoir tampon du sang, et la réaction de stress accompagnée d'une sécrétion d'adrénaline par les glandes surrénales. Au cours du XIXe siècle, la physiologie du système nerveux est étudiée par l'anatomiste britannique Charles Bell (1774-1842), qui décrit les fonctions sensorielles et les nerfs moteurs. Le physiologiste français François Magendie (1783-1855) répertorie les fonctions des nerfs rachidiens et explore les mécanismes de la déglutition et de la régurgitation. Le physiologiste français Pierre Flourens (794-1867) conduit des travaux sur les fonctions du cervelet. Le physiologiste allemand Johannes Peter Müller (18011858) établit que la perception se produit par des organes sensoriels recevant des stimuli. Ernst Heinrich Weber (1795-1878), physiologiste allemand, découvre les deux types de nerfs stimulant le coeur ; il est l'un des premiers à reconnaître que le système nerveux autonome est composé de deux systèmes antagonistes. Il mène également des recherches sur les mécanismes de la perception. Le premier laboratoire de recherches de physiologique et de psychologie est fondé par l'Allemand Wilhelm Wundt (1832-1920) à la fin du Au cours de la fin du XIXe siècle et du début du XXe XIXe siècle. siècle, l'élan donné par une nouvelle science, la bactériologie, conduit aux recherches sur l'immunité. Les figures importantes en sont le naturaliste russe Ilia Metchnikov (1845-1916), qui établit le rôle destructeur pour les bactéries de certaines cellules du sang, qu'il appelle phagocyte, et énonce sa théorie de la phagocytose, et le bactériologiste allemand Paul Ehrlich (1854-1915), qui élabore une théorie sur la formation des anticorps. Pendant cette même période, la physiologie des glandes endocrines fait l'objet d'une étude par le physiologiste britannique Edward Albert Sharpey-Schafer (1850-1935), qui établit qu'un extrait des glandes surrénales, identifié plus tard comme de l'adrénaline, augmente la tension artérielle. Plusieurs années après, les physiologistes britanniques William Maddock Bayliss (1850-1924) et Ernest Henry Starling (1866-1927) découvrent qu'un extrait intestinal, appelé « sécrétine «, provoque l'écoulement de suc pancréatique. Ils proposent le terme d'hormones pour désigner des substances circulant dans le sang et capables d'agir sur d'autres organes. Des travaux ultérieurs sur les hormones mettent en lumière des données importantes sur les mécanismes de la croissance et de la reproduction. 5 LA PHYSIOLOGIE À PARTIR DU XXE SIÈCLE Les progrès les plus importants du XXe siècle sont la découverte de nouvelles hormones, la reconnaissance du rôle des vitamines, la découverte des groupes sanguins, le développement de l'électrocardiographie et de l'électroencéphalographie, et une meilleure compréhension du métabolisme, du rôle des enzymes et du système immunitaire. La première moitié du XXe siècle connaît également la découverte de la cause de l'anémie pernicieuse et de son traitement par les médecins américains George William Parry Murphy (1892-1987) et George Hoyt Whipple (1878-1976). De grands progrès sont faits dans la compréhension des réflexes, concept philosophique élaboré à l'origine par le philosophe français René Descartes, qui distinguait les réactions involontaires des animaux des réactions humaines, plus rationnelles. Ce concept est affiné par les travaux de zoologistes allemands, qui le décrivent en termes physiologiques. Une meilleure compréhension de ce phénomène est possible grâce au neurophysiologiste britannique Charles Sherrington (1857-1952), qui démontre l'importance des réflexes dans le fonctionnement du système nerveux. Le concept de réflexe conditionné, décrit pour la première fois au XVIIIe siècle par le physiologiste britannique Robert Whytt (1714-1766), prend toute sa mesure avec les travaux du physiologiste russe Ivan Pavlov (1849-1936) et ceux du neuropathologiste russe Vladimir Bekhterev (1857-1927). Ces travaux ont un impact immense sur la psychologie et l'enseignement. Ils inspirent notamment les bases du béhaviorisme à son fondateur, le psychologue américain John Broadus Watson (1878-1958). Les travaux du psychologue américain Buhrrus Frederic Skinner (1904-1990) sur le conditionnement sont également déterminants. Au cours du XXe siècle, des progrès considérables sont réalisés en neurologie. Le physiologiste britannique Edgar Douglas Adrian (1889-1977) mesure et enregistre les potentiels électriques des organes sensoriels et des fibres des nerfs moteurs. Ses travaux sont suivis par ceux des physiologistes américains Joseph Erlanger (1874-1965) et Herbert Spencer Gasser (1888-1963), qui démontrent les différences fonctionnelles entre les fibres nerveuses et utilisent l'oscilloscope pour enregistrer les impulsions électriques parcourant ces fibres. D'autres recherches menées par le biochimiste américain Julius Axelrod (1912-2004), le physiologiste suédois Ulf von Euler (1905-1983), et le médecin britannique Bernard Katz (1911-2003) soulignent le rôle d'agents chimiques spécifiques (les neurotransmetteurs) dans la transmission des impulsions nerveuses. Ces recherches ont été fondamentales pour comprendre le fonctionnement du système nerveux. 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