Patrick Gepner

Je découvre le corps humain

Je découvre le corps humain pour les Nuls

« Pour les Nuls » est une marque déposée de John Wiley & Sons, Inc.

« For Dummies » est une marque déposée de John Wiley & Sons, Inc.

© Éditions First, un département d’Édi8, Paris, 2021 publié en accord avec John Wiley & Sons, Inc.

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Le contenu de cet ouvrage a déjà été publié dans Le Corps humain pour les Nuls, 2009.

ISBN : 9782412071823

Dépôt légal : juin 2021

Illustrations : Fabrice Del Rio Riuz

Accompagnement éditorial : Hélène Boursin

Correction : Anne-Lise Martin et la machine à mots

Mise en pages : Stéphane Angot

Éditions First, un département d’Édi8

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Ce livre numérique a été converti initialement au format EPUB par Isako www.isako.com à partir de l'édition papier du même ouvrage.

À propos de l'auteur

Dr Patrick Gepner, ancien interne des Hôpitaux de Paris et ancien chef de clinique à la faculté, est rhumatologue. Il est l’auteur de plusieurs ouvrages scientifiques aux éditions Odile Jacob et de J’ai mal au dos !, Le Corps humain pour les Nuls et La médecine pour les Nuls publiés aux éditions First.

Introduction

Malgré les remarquables ouvrages de la collection « Pour les Nuls », vous avez encore le droit (mais pas forcément le devoir) d’être nul en cuisine, en informatique, en piano ou en chinois ! Mais, et ceci est un ordre, il vous est strictement interdit de le rester pour le fonctionnement de votre corps. Vous avez donc fort bien fait de vous procurer ce « modeste » ouvrage, au long duquel je serai votre guide, avec patience mais détermination.

Certains logiciels vous permettent, en partant du globe terrestre, de focaliser progressivement pour arriver finalement à visualiser la plaque minéralogique de votre véhicule. Je vous propose un voyage inverse : partant de l’infiniment petit, l’atome, nous atteindrons l’infiniment grand, le corps humain, dont vous êtes à mille lieues de vous imaginer l’incomparable complexité. L’organisation du corps humain répond au « concept de l’oignon », dont les couches successives correspondent à des niveaux d’organisation structurale de plus en plus élaborés.

Le niveau le plus bas (ou la couche la plus interne de l’oignon) est chimique : les atomes, plus petites particules de matière, se combinent entre eux pour former des molécules, comme les molécules d’eau qui, soit dit en passant, représentent près de 60 % du corps.

Le niveau supérieur est cellulaire. La cellule est la plus petite unité de matière vivante. Ce niveau est d’ailleurs le dernier pour les organismes dits unicellulaires, capables de se reproduire de manière autonome et d’assurer les fonctions essentielles de digestion, d’excrétion et de déplacement, tels que bactéries, levures, planctons, et même certains animaux, comme la paramécie, les amibes ou le trypanosome (qui n’est pas un animal préhistorique, mais le parasite responsable de la maladie du sommeil). Pour ceux qui en douteraient, nous nous distinguons de la paramécie par le nombre considérable de cellules dont notre corps est constitué (de l’ordre de 100 000 milliards !). Ces cellules sont évidemment très variables dans leur morphologie et surtout leur fonction.

En définitive, ce livre s’adresse à tous les lecteurs curieux, « de 7 à 77 ans » (et bien au-delà). Plus précisément, il se destine :

• aux vrais nuls qui, le sachant, veulent « s’en sortir » ;

• aux faux nuls qui veulent devenir encore meilleurs ;

• aux vrais nuls qui se croient bons ;

• et aux vrais bons qui se croient nuls.

Seront donc exemptés de cette lecture les vrais nuls qui veulent décidément le rester (et tant pis pour eux !) et les vrais bons qui en ont conscience (mais ils sont très rares). Pour tous les autres, attachez votre ceinture et bon voyage !

Les icônes utilisées dans ce livre

Les icônes sont les petits dessins que vous apercevrez dans les marges de ce livre. Ceux-ci sont comme les panneaux de signalisation routière, qui vous indiquent qu’un chantier de construction est en vue, que le trafic est intense ou que la voie est dégagée. Dans cet ouvrage, les icônes suivantes vous livreront certains types d’informations :

Cette icône signale des passages qui vous aideront à comprendre des phénomènes compliqués grâce à des explications simples et imagées.

Cette icône s’adresse aux plus avertis qui voudront approfondir un point et connaître les détails les plus pointus d’un phénomène.

Cette icône attire votre attention sur des nuances pour éviter les méprises.

Cette icône vous aide à retenir les points essentiels dont vous ne pourrez pas faire l’économie.

Cette icône vous apportera une anecdote, souvent drôle, pour égayer votre lecture.

Partie 1 De l’atome au corps humain

Dans cette partie…

C’est ici que vous allez accéder aux couches les plus profondes (et donc les plus secrètes) de « l’oignon organisationnel » que j’évoquais plus haut : l’atome va perdre (presque) tous ses mystères, la cellule va se retrouver aussi dénudée que la Vénus de Botticelli, et les tissus vont s’ouvrir comme une robe de grand couturier !

Cela dit, j’avoue d’emblée la difficulté d’accès à ces notions abstraites, et vous invite à y revenir régulièrement lorsque vous aborderez les chapitres consacrés aux systèmes.

DANS CE CHAPITRE

L'anatomie et la physiologie

•

Onze systèmes nécessaires aux fonctions vitales

•

Les nutriments, l'oxygène et l'eau

•

L’homéostasie

Chapitre 1 Avant d’entrer dans le vif du sujet

Ce voyage initiatique dans les profondeurs abyssales du corps humain doit être précédé de quelques notions, sans lesquelles nul vous êtes, et nul vous resterez. Vous ne partez pas visiter les contrées lointaines sans avoir au préalable « dépiauté » quelques guides touristiques ! Il en va de même pour l’exploration de votre propre corps, qui nécessite de minutieux préparatifs.

L'anatomie et la physiologie

L’anatomie est l’étude de la structure des différentes parties du corps et de leurs interrelations. L’anatomie macroscopique est l’étude des organes visibles à l’œil nu, et l’anatomie microscopique est l’étude des cellules ou des tissus au microscope optique.

La physiologie, quant à elle, est l’étude du fonctionnement du corps humain. Ces deux disciplines sont liées : la fonction dépend de la structure.

La pathologie enfin étudie les dysfonctionnements des structures anatomiques et des mécanismes physiologiques, à l’origine des innombrables maladies susceptibles d’altérer le bon fonctionnement du corps humain, voire d’en compromettre la survie. Cet ouvrage n’étant surtout pas un abrégé de pathologie médico-chirurgicale, les maladies seront abordées de façon incidente, plus pour souligner l’importance de comprendre les règles normales de fonctionnement, avant d’essayer d’en connaître les éventuelles perturbations.

Les grandes fonctions vitales

Pour rester en vie, un être humain doit pouvoir bénéficier de processus de communication, interne à son organisme et externe avec son environnement, et de processus de protection, vis-à-vis d’agressions internes et extérieures. Il doit aussi pouvoir respirer, se nourrir et éliminer. Il doit enfin pouvoir se reproduire, ce qui s’avère indispensable à sa perpétuation.

Le maintien de la vie dépend donc du bon fonctionnement synergique de onze systèmes : digestif, cardiovasculaire, endocrinien, osseux, tégumentaire, musculaire, respiratoire, nerveux, urinaire, lymphatique et génital. Ces systèmes agissent en étroite collaboration pour assurer les grandes fonctions vitales.

La communication interne

La communication interne est surtout dévolue aux systèmes nerveux, endocrinien, cardiovasculaire (contenant le sang), et lymphatique.

Le système nerveux

Son fonctionnement fait appel à des signaux électriques, relayés par des neurotransmetteurs chimiques. Il se décompose en trois parties :

• Système nerveux central : cerveau et moelle épinière.

• Système nerveux périphérique : nerfs sensitifs qui amènent les informations recueillies en périphérie vers le cerveau, et nerfs moteurs qui en véhiculent la réponse la plus adaptée vers la périphérie.

• Système nerveux autonome (ou végétatif), qui contrôle des fonctions automatiques, telles que les rythmes cardiaque ou respiratoire.

Le système hormonal (endocrinien)

Il est constitué de glandes endocrines dispersées dans l’organisme, qui produisent et libèrent dans la circulation sanguine des messagers chimiques, les hormones.

Le système cardiovasculaire

Le cœur et les vaisseaux sanguins, ainsi que leur contenu (le sang), doivent être considérés comme un système de transport, plutôt que comme un système de communication interne à part entière.

Le sang est en effet constitué de plasma, qui amène aux cellules les nutriments et les hormones, et se charge en retour des déchets produits par les cellules. Dans le plasma circulent des cellules (globules rouges, blancs et plaquettes) qui ont également une fonction de transport.

Le contenant, c’est-à-dire le système cardiovasculaire, est constitué du cœur et des vaisseaux sanguins. Le cœur peut être assimilé à une double poche contractile, sa paroi étant constituée d’un tissu musculaire : le myocarde. Le cœur « droit » récupère le sang veineux provenant de la périphérie, par convention de couleur bleue, et l’expédie dans la petite circulation pulmonaire où, au contact des alvéoles pulmonaires, il se débarrasse de son gaz carbonique et s’enrichit en oxygène, devenant, toujours par convention, du sang rouge. Le cœur « gauche » récupère ce sang « neuf » et l’expédie dans la grande circulation (ou circulation systémique), pour permettre aux cellules de l’organisme de « respirer » et de poursuivre leurs activités métaboliques.

Le système lymphatique

Il repose sur un réseau de vaisseaux lymphatiques, qui transportent la lymphe, sorte de « voiture-balai » chargée de récupérer dans l’organisme certains débris cellulaires et agents microbiens qui seront détruits dans les ganglions lymphatiques. Ce système est aussi le lieu de production des lymphocytes, cellules essentielles au bon déroulement de la réaction immunitaire.

La communication avec l’extérieur

La communication avec l’extérieur dépend principalement des systèmes nerveux, osseux et musculaire. En réponse à divers stimuli, le système nerveux envoie des informations aux muscles dits « squelettiques », qui réagissent par une contraction (mouvement, parole, cinq sens).

La respiration, la digestion, le métabolisme et l'élimination

Le système respiratoire

Il est destiné à transporter de l’air, et surtout de l’oxygène (O₂), du milieu extérieur vers les poumons. Le trajet de l’air inspiré débute dans la bouche et les fosses nasales, puis parcourt le pharynx, le larynx, la trachée, les bronches et bronchioles, pour se terminer dans les alvéoles pulmonaires, entourées de très nombreux capillaires sanguins. C’est à travers la paroi de ces alvéoles, et plus précisément de la membrane alvéolocapillaire, qu’ont lieu les échanges gazeux : l’oxygène inspiré passe de la lumière alvéolaire vers le sang intracapillaire, et le dioxyde de carbone (ou gaz carbonique, CO₂), produit de déchet du métabolisme cellulaire, suit le parcours inverse, jusqu’à son expulsion dans l’air expiré. L’oxygène, qui représente 21 % de l’air inspiré, est indispensable au métabolisme de la cellule, intervenant dans les processus de production énergétique. Le niveau d’élimination du dioxyde de carbone est, quant à lui, un élément fondamental de la régulation du pH sanguin et cellulaire.

Le système digestif

Il est constitué du tube digestif proprement dit, étendu de la bouche à l’anus, et d’organes aussi « annexes » qu’indispensables (glandes salivaires, foie et pancréas).

Le processus de digestion des aliments ingérés consiste en une suite de transformations chimiques, réalisant un « découpage » de ces apports alimentaires en molécules simples : les nutriments. Ceux-ci peuvent être alors absorbés par la muqueuse digestive, avant de passer dans le sang et d’être distribués, via le système cardiovasculaire, à l’ensemble des cellules de l’organisme. Ces nutriments représentent « le carburant » des cellules, dont la combustion, aboutissant à la production vitale d’énergie, n’est possible qu’en présence d’oxygène.

Cela ne vous rappelle-t-il pas le moteur de votre véhicule à essence ? Ce qui est ingéré, mais non digéré ni absorbé, autrement dit les déchets de la digestion, est rejeté (plus ou moins facilement !) par le système digestif sous forme de selles (ou fèces), au cours du processus de défécation.

Le métabolisme

Le terme de « métabolisme » définit l’ensemble des réactions chimiques ayant lieu au sein de la cellule. Ces réactions peuvent aboutir à la synthèse de nouvelles molécules complexes à partir d’éléments simples (anabolisme), ou à la dégradation de molécules complexes en matériaux simples (catabolisme).

L’élimination des déchets par le système urinaire

L’urine, dont la formation résulte d’un processus de filtration du plasma au niveau des reins, est constituée d’eau et de déchets métaboliques, provenant pour l’essentiel du catabolisme des protéines. Elle quitte les reins par les uretères, puis est collectée dans la vessie avant d’être éliminée vers l’extérieur, via l’urètre, au cours de la miction.

La protection de l’organisme

La protection revient au système lymphatique et aux mécanismes de l’immunité non spécifique (système tégumentaire, dont la peau) et de l’immunité spécifique. En effet, il suffit d’un rien pour mettre en péril les fragiles mécanismes cités ci-dessus. D’où la nécessité de systèmes de protection, dirigés contre les constantes agressions extérieures et contre des ennemis de l’intérieur, tels que les cellules cancéreuses.

Les mécanismes de défense non spécifiques

La peau constitue le premier rempart contre une multitude d’agressions extérieures (microbes, produits chimiques, chaleur, sécheresse de l’air ou rayons ultraviolets du Soleil), et intervient également dans la régulation de la température corporelle.

Le mucus, substance gluante produite par la plupart des muqueuses, notamment respiratoires, joue un rôle de « papier tue-mouches », captant les polluants et microbes arrivant à son contact.

Enfin, la réaction inflammatoire correspond à une suite d’événements, déclenchés par l’intrusion d’un agent étranger, microbien ou autre, ayant franchi la barrière cutanéomuqueuse. Elle fait intervenir de nombreux types cellulaires et médiateurs chimiques, agissant de concert pour isoler puis éradiquer l’intrus. Cette réaction inflammatoire, complètement aspécifique, constitue néanmoins une étape préliminaire à la réponse immunitaire spécifique.

Les mécanismes de défense spécifiques

Ils sont mis en œuvre par le système lymphatique, par une réponse immunitaire dirigée contre toute substance extérieure ou intérieure considérée comme inopportune et potentiellement dangereuse pour l’organisme (les antigènes). Cette réaction immunitaire est acquise : elle se constitue tout au long de l’existence, au contact des millions d’antigènes que l’individu est susceptible de rencontrer. Enfin, l’immunité spécifique peut se déployer sous deux formes, d’ailleurs complémentaires : l’immunité humorale, à l’origine de la formation d’anticorps, et l’immunité cellulaire.

La reproduction et la transmission génétique

La reproduction doit s’envisager à l’échelon de la cellule, dont la multiplication est indispensable à la croissance et la réparation de l’organisme, et à l’échelon de l’individu, afin d’assurer sa perpétuation.

La multiplication cellulaire se fait par division, lors de la mitose. La cellule mère engendre deux cellules filles, rigoureusement identiques entre elles et avec la cellule mère dont elles sont issues, c’est-à-dire possédant toutes le même patrimoine génétique. La multiplication des cellules sexuelles ou gamètes (spermatozoïdes et ovules) obéit également à un processus de division, la méiose. Mais ce processus est beaucoup plus complexe, aboutissant, à partir d’une seule cellule mère, à la génération de quatre cellules filles, toutes génétiquement différentes, entre elles ainsi qu’avec la cellule d’origine. La méiose permet de faire un « brassage » de gènes, fondement de la diversité génétique d’une génération à l’autre et du caractère unique de chaque être humain.

À l’échelon de l’individu, la reproduction est dévolue au système génital de la femme et de l’homme. La fécondation, qui correspond à la fusion d’un ovule, produit par les ovaires, et d’un spermatozoïde, produit par les testicules, a lieu au sein de l’appareil génital féminin, de même que la grossesse qui lui succède.

Les principaux besoins vitaux

Le fonctionnement harmonieux et synergique des systèmes que je viens de décrire brièvement suppose certains apports, captés en permanence dans le milieu ambiant, sans lesquels la prodigieuse machinerie entrevue précédemment se réduit à une lamentable usine désaffectée. Ces besoins vitaux, véritables « matières premières », sont principalement représentés par les nutriments, l’eau et l’oxygène :

• Les nutriments (glucides, lipides, protéines, sels minéraux et vitamines) proviennent de la digestion des aliments ingérés, puis sont absorbés par la muqueuse digestive avant de passer dans le sang. Les glucides et les lipides fournissent de l’énergie, les protéines et les lipides s’imposent dans la formation et la croissance des cellules, les vitamines et les sels minéraux interviennent dans de multiples phénomènes biologiques intra- et extracellulaires.

• L’eau, omniprésente dans l’organisme, représente les deux tiers du poids corporel. L’équilibre entre entrées et sorties hydriques est très précisément régulé, l’eau étant indispensable pour les cellules qui en sont remplies (eau intracellulaire) et y baignent (eau extracellulaire), et pour les réactions chimiques qui nécessitent sa présence.

• L’oxygène, provenant de l’air inspiré, est indispensable à la production d’énergie au sein des cellules, à partir des nutriments.

Pas de vie sans homéostasie

Qu’il pleuve ou qu’il vente, qu’il fasse chaud ou froid, que vous vous leviez tôt ou tard, que vous mangiez gras ou maigre, votre organisme sait s’adapter à (presque) toutes les variations extérieures et à (presque) tout ce que vous lui faites subir.

Autrement dit, il existe une relative « stabilité de l’intérieur », répondant aux incessantes variations du milieu extérieur. Le terme « homéostasie » définit cette stabilité de l’environnement interne (pression artérielle, pH sanguin, concentration des électrolytes, etc.), qui, en réalité, n’est qu’apparente. En effet, le maintien de l’équilibre intérieur dans une étroite « fourchette de normalité » nécessite des ajustements permanents, et l’homéostasie doit plutôt être décrite comme un processus dynamique de constante adaptation.

Dans tous les cas, le maintien de l’homéostasie nécessite un système de régulation, associant toujours trois composants interdépendants :

• Un capteur, qui détecte les modifications de la variable physiologique qu’il est chargé de surveiller, et envoie l’information par un circuit afférent, au centre de contrôle.

• Un centre de contrôle, qui fixe la fourchette de normalité de la variable en question, traite l’information reçue et produit une réponse adaptée (signal sortant), transmise à l’effecteur par un circuit efférent.

• Un effecteur, qui est le « bras armé » du centre de régulation, agissant pour modifier le stimulus initial, selon le principe de la rétroaction. Celle-ci peut être une rétro-inhibition ou une rétroactivation.

Le plus souvent, le maintien homéostatique se fait selon un processus de rétrocontrôle négatif. Dans ce mode de régulation, la réponse apportée par l’effecteur va dans le sens d’une réduction du stimulus initial, avec retour à une valeur considérée comme « normale » par le centre de contrôle. Par exemple, la régulation de la température corporelle : lorsque la température descend en-dessous des limites physiologiques (hypothermie), la variation est détectée par des terminaisons nerveuses thermosensibles (capteurs), qui transmettent un message d’alerte à l’hypothalamus (centre de contrôle), zone du cerveau constituée de neurones spécialisés (thermostat). Celui-ci mobilise divers effecteurs : réduction de la circulation sanguine au niveau de la peau (phénomène de vasoconstriction), limitant la perte de chaleur, frissons (résultant de contractions musculaires productrices de chaleur), modifications comportementales (on se couvre !), qui permettent de remonter la température corporelle jusqu’au niveau « de confort » admis par l’hypothalamus.

Figure 1.1 La boucle homéostatique.

Rarement, il s’agit d’un rétrocontrôle positif amplificateur. Dans ce type de régulation, la réponse apportée par les mécanismes effecteurs va dans le même sens que le stimulus et l’amplifie, entraînant alors une augmentation de l’activité. Ce phénomène d’amplification, à l’origine de réactions « en cascade », peut s’avérer dangereux et n’est de fait utilisé que dans deux circonstances : la coagulation sanguine et les contractions de l’utérus au cours de l’accouchement. Pendant l’accouchement, les contractions du muscle utérin augmentent progressivement en fréquence et en intensité, sous l’effet d’une hormone produite par l’hypothalamus, l’ocytocine. Ces contractions favorisent la progression du nouveau-né vers « la sortie », ce qui entraîne la stimulation de récepteurs sensibles à l’étirement, situés dans le col utérin. Plus le travail progresse, plus le col est distendu, plus l’hypothalamus libère d’ocytocine et plus les contractions augmentent en puissance… jusqu’à « l’expulsion » tant attendue, signant la fin du mécanisme de rétroactivation.