E24 Température et flux thermique

Topique

Ces thermorécepteurs cutanés détectent à la fois la température absolue et ses variations grâce à des canaux ioniques thermosensibles appartenant à la même famille. Chaque canal ionique est activé uniquement au-dessus ou en dessous d'un seuil de température fixe qui lui est propre, ce seuil étant déterminé par l'énergie d'activation de sa propre transition conformationnelle interne. Lorsque la température des tissus du sujet dépasse ce seuil fixe d'un canal ionique particulier, c'est précisément ce canal, et non les autres, qui est activé au sein de ce tissu.

Le flux de chaleur, et non la température absolue initiale de ce modèle, est la grandeur physique que ces thermorécepteurs cutanés détectent réellement. Ceci explique pourquoi un métal à température ambiante est perçu comme plus froid que du bois à la même température ambiante : le métal possède une conductivité thermique bien supérieure à celle du bois et transfère donc beaucoup plus de chaleur par unité de temps du tissu perceptif vers le métal. Ce que l'on ressent réellement en touchant l'un ou l'autre de ces objets est, en définitive, le taux de perte de chaleur de la peau vers l'objet, et non la température absolue de l'objet. Le fait qu'un objet touché possède une conductivité thermique plus élevée signifie que le flux de chaleur de la peau de la personne qui le touche vers l'objet est plus important et, par conséquent, que l'objet est perçu comme plus froid qu'un objet de conductivité thermique plus faible à température égale.

Cette diffusion thermique au sein de la peau de la personne qui la perçoit suit la même équation de diffusion établie par un autre modèle de ce système : la profondeur de pénétration de ce signal thermique, une seconde seulement après le contact avec un objet, atteint précisément la profondeur où se situent les thermorécepteurs cutanés introduits par ce modèle, au sein même de la peau. Ceci implique, par conséquent, que ces thermorécepteurs cutanés réagissent avec un certain délai à ce contact, délai qui coïncide remarquablement avec le temps de réaction nécessaire à la personne qui perçoit la chaleur pour retirer sa main après avoir touché un objet déjà chaud. Le fait qu'un objet touché soit plus chaud signifie que ce même délai de réponse de ces thermorécepteurs cutanés ne change pas en soi, bien qu'il détermine le temps qui s'écoule avant que la personne qui perçoit la chaleur puisse réagir à cette même chaleur déjà détectée. L'adaptation de ce thermorécepteur cutané explique, quant à elle, pourquoi un bain chaud est perçu comme de moins en moins chaud au fil du temps : la fréquence de décharge de ce thermorécepteur diminue exponentiellement, passant d'une valeur initiale élevée, caractéristique de sa réponse à une variation récente de température, à un état stationnaire beaucoup plus bas, proportionnel à la température absolue désormais constante du bain. Ce même système thermorécepteur est donc beaucoup plus sensible à une variation récente de température qu'à une température constante, suivant la même logique de seuil différentiel établie par un autre modèle de ce système pour un capteur biologique. Le fait que la température du bain reste constante pendant une période prolongée signifie que la fréquence de décharge de ce thermorécepteur cutané continue de diminuer vers ce même état stationnaire plus bas.

C'est pourquoi ce modèle, avec son flux de chaleur et les adaptations qu'il a développées, aboutit à un seuil de détection étonnamment bas pour une variation de température pour ce système thermorécepteur cutané. Par conséquent, ces thermorécepteurs cutanés doivent amplifier même une faible variation de ce flux de chaleur en une modification significative de leur propre potentiel membranaire, grâce à un gain interne considérable au sein de chaque thermorécepteur. Un serpent comme le python détecte ses proies à sang chaud grâce à son organe loréal, avec un seuil de détection encore plus bas que celui de l'humain, grâce à un gain interne encore plus important au sein de cet organe spécialisé. Le fait que cet organe thermorécepteur d'une espèce donnée possède un gain interne plus élevé signifie que, par conséquent, le seuil de détection d'une variation de température est encore plus bas pour cette même espèce.

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