En précisant bien que beaucoup des mécanismes de régulation sont encore méconnus, il propose des postulats sur la régulation du milieu intérieur :
1. Dans un système ouvert composé de matériel instable et sujet continuellement à des conditions de perturbations, il est évident qu'un certain nombre de mécanismes doivent agir ou être prêts à agir pour maintenir cette constance.
2. Si un état reste stable c'est parce que toute tendance au changement est automa-tiquement contrée par l'efficacité des facteurs qui résistent au changement.
3. Tout facteur qui opère pour maintenir l'état d'équilibre par une action dans une direction n'agit pas aux mêmes points dans la direction opposée.
4. Les agents homéostatiques antagonistes dans une région du corps peuvent être coopératifs dans une autre région.
5. Le système de régulation qui détermine un état d'homéostasie peut comprendre un nombre de facteurs coopérants qui se mettent en action au même moment ou successivement.
6. Quand un facteur est capable de faire modifier l'état homéostatique dans une direction, il est raisonnable de chercher un contrôle automatique de ce facteur par d'autres facteurs qui puissent avoir un effet strictement opposé.
Les développements ultérieurs de la théorie sur l'homéostasie ont marqué la physiologie générale contemporaine en particulier, grâce aux modèles cybernétiques. Enfin, il convient de rappeler que l'homéostasie peut se modifier temporairement si les objectifs de l'organisme changent : c'est le cas de la grossesse où le volume sanguin, le flux plasmatique rénal et la filtration glomérulaire augmentent.
De l'homéostasie aux mécanismes de régulation par les fontions des différents organes; le rôle primordial des reins
H. W. Smith, dans ses deux préfaces de "Physiology of the kidney " (25) et "The Kidney " en 1951 (2), prononce l'éloge des oeuvres de Claude Bernard et de Walter Cannon. Il indique notamment sa philosophie de la contribution de la fonction rénale à la régulation du milieu intérieur : "Le plasma a une composition remarquablement constante non seulement d'individu à individu, mais même parmi des groupes relativement distants chez les animaux supérieurs. Cette constance est en grande partie une conséquence de l'activité des reins, qui dans tous les cas excrètent une urine et une composition telle qu'elle évite les tendances à la déviation à la composition du plasma. En dernière analyse, la composition du plasma est déterminée non par ce que le corps ingère, mais parce que les reins retiennent et par ce qu'ils excrètent. Il doit être clairement dit que cette fonction régulatoire, qui a été si longtemps oubliée, est aussi importante que la fonction excrétoire des déchets du métabolisme ou d'excrétion des substances étrangères qui avaient reçu jusque-là l'essentiel de l'attention".
Reprendre l'historique des théories successives et complémentaires de la fonction rénale qui ont aboutit à la théorie de la filtration-réabsorption-sécrétion, nous entraînerait loin de notre propos. Ces thèmes ont été parfaitement revus par H.W. Smith, 1951 (2) et L.w. Gottschalk (26).
Mais quelle est la philosophie de la régulation rénale de l'homéostasie ? Nous présenterons trois remarques préliminaires :
- les urines présentent des variations physiologiques de leur volume et de leur composition. Cette variabilité permanente est en adéquation avec la composition fixe du milieu intérieur. Elle pourrait indiquer l'existence d'un réabsorbat idéal, déjà envisagé par Cushny (26). Celui-ci résulte en fait de l'action complémentaire des multiples fonctions rénales et fait intervenir pour certaines substances la notion de seuil. (Magnus (27) et surtout Ambard) (28).
- si l'on considère l'environnement des cellules des tubes urinifères situés à l'interface des urines et capillaires péri-tubulaires chargés de la réabsorption, il faut noter qu'elles subissent des variations continuelles et considérables dans leur propre environnement. F. Morel écrit en 1967 (29) : "Par une manière de paradoxe physiologique, les régions profondes du rein assument leur fonction principale dans l'homéostasie - la régulation de la pression osmotique du milieu intérieur - par un mécanisme qui bouleverse la pression osmotique qui règne au sein de leurs propres tissus".
- comme l'avait indiqué Haldane en 1929 (22), en ce qui concerne la régulation de l'homéostasie il convient d'envisager non seulement les mécanismes physico-chimiques, sur lesquels a insisté Henderson (21), mais aussi et surtout l'action coordonnée de différents organes régulateurs : pour lui, les reins et les poumons. Il nous paraît donc logique de situer les concepts modernes de la régulation rénale de l'homéostasie par rapport à celle d'autres organes gardiens du milieu intérieur (30). Ces organes bénéficient d'un réseau d'information (hormones, médiateurs, système nerveux, etc...) que nous ne détaillerons pas, mais qui expliquent l'intégration de leur action commune comme l'a souligné Guyton (31).
Nous limiterons nos réflexions actuelles aux deux principaux éléments hydroélectro-lytiques du plasma et de l'urine :
L'eau :
Le rein est économe de l'eau grâce à l'hormone anti-diurétique permettant l'élaboration d'urines très concentrées. Face à une inflation hydrique, le rein est capable d'éliminer des urines très diluées c'est-à-dire augmentant la clearance de l'eau libre. C'est ainsi qu'est maintenue la pression osmotique du milieu intérieur, donc une hydratation convenable des cellules. L'économie est aussi assurée par la disposition anatomique des néphrons chez les mammifères supérieurs puisqu'elles comportent une anse de Henle longue. (Pitts (32), Wöhler et Ch. Richet avaient mis en exergue le fait avant qu'on ait la moindre idée du mécanisme de régulation (G. Richet) (33).
Le sodium :
Le rein ajuste avec précision l'excrétion du sodium. Ludwig écrivait en 1869-1870 (34) : "Si une quantité précise de chlorure de sodium est prise chaque jour pendant quelques temps, la même quantité sera retrouvée dans les urines, de telle sorte que la quantité présente dans le corps reste constante. Si la quantité consommée est maintenant augmentée, il n'y aura pas de place pour une augmentation de l'excrétion avant trois jours et donc un stockage de sel a lieu dans le corps. Au bout de trois jours, la quantité excrétée quotidiennement dans les urines sera de nouveau égale à la quantité absorbée. La quantité présente dans le corps restant constante, mais à un taux plus élevé. La quantité prise quotidiennement est maintenant diminuée. Aucune diminution ne prend place dans l'excrétion du chlorure de sodium pendant trois jours et ensuite, les quantités ingérées et excrétées correspondent de nouveau. La quantité stockée au début a maintenant été éliminée et la proportion de sel dans le corps est de nouveau réduite à son taux le plus bas."
Dès cette époque, on avait donc observé que carence ou excès de sodium dans l'alimentation sont suivis du retour à une balance du sodium équilibrée.
Le sodium représente à lui seul près de la moitié du capital électrolytique extra-cellulaire, aussi la régulation du sodium urinaire entraîne celle des volumes liquidiens extra-cellulaires et contribue à celle de la pression sanguine artérielle. Nous ne discuterons pas la régulation complexe de la natriurèse ni certains aspects hémodynamiques intéressants mais très particuliers, (relations, pression sanguine/natriurèse).
L'après Cannon
Claude Bernard et Walter Cannon avaient remarqué que les animaux supérieurs évoluaient dans un milieu extérieur aride où l'apport alimentaire, hydrique et en sels minéraux, est intermittent et variable. La constance de l'environnement des cellules doit être préservée. Le milieu intérieur en est la clé. Son homéostasie est assurée par des organes régulateurs dont les actions apparaissent comme complémentaires et coordonnées. Ces organes (les reins au premier rang, les poumons, le tube digestif) servent d'interface entre le milieu extérieur dont les modifications sont permanentes et le milieu intérieur qui doit rester fixe. Les contraintes, ou si l'on préfère, l'instabilité continuelle de l'environnement des cellules des organes régulateurs tel que l'avait imaginé Charles Richet, sont la condition de la stabilité du milieu intérieur, considérée par Claude Bernard, comme nécessaire à la "vie libre et Indépendante".
Cependant l'oeuvre de Claude Bernard et celle de Cannon étaient dans une certaine mesure marginalisées tant par les physiologistes que par les cliniciens jusqu'à la fin des années quarante car elles étaient inachevées, faute de compréhension théorique et de moyens techniques pour explorer le Milieu Intérieur, photomètre de flamme et dosages hormonaux.
En 1991, parurent les actes d'un colloque tenu à Saint Julien en Beaujolais, village natal de Claude Bernard, sur "La nécessité de Claude Bernard", présidé par le Prix Nobel Roger Guillemin. F.L. Holmes de Yale y parla de son savant d'élection, traitant de la "Signification du concept du Milieu Intérieur" en suivant sa pensée du début, l'isolement du milieu intérieur, à son achèvement, la prééminence accordée à la régulation régulatrice. Holmes insista aussi sur le peu d'intérêt accordé au cheval de bataille, vingt ans durant, des réflexions de Claude Bernard, tout juste évoquées lorsqu'il s'agissait de les appliquer à un champ restreint de recherche(35). Au même colloque, Christiane Sinding complèta les remarques de Holmes par sa contribution "Du Milieu Intérieur à l'Homéostasie; une Généalogie contestée". Elle jalonne l'itinéraire qui conduit à l'Homéostasie de Cannon, encore très bernardienne dit-elle, métabolique; quant à "l'idée de message et de communication.... elle n'est guère plus explicite chez Cannon que chez Claude Bernard bien que Starling ait dès 1905 développé ses conceptions sur le rôle des hormones comme messagers chimiques" (36). La nouveauté viendra avec l'apparition de la notion d'Organe Cible introduite par Rémy Collin de Nancy à la fin des années trente suivie par celle de Feed Back qui date des années quarante attribuant un rôle régulateur du taux plasmatique de chacune d'entre elles sur la sécrétion des hormones impliquées dans la composition du Milieu Intérieur.
Le Milieu Intérieur pouvait alors rentrer de plein pied en physiologie normale et pathologique.
Bibliographie
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