Ceci est une excellente question à laquelle la science ne peut fournir que des réponses partielles.

Pour commencer, la température corporelle (TC) est régulée de façon différente, selon le type d'animaux: ceux qui adaptent leur TC à la température de l’environnement (appelés "poïkilothermes") et ceux qui maintiennent une TC constante (appelés "homéothermes"). Tous les invertébrés, ainsi que quelques vertébrés (poissons, amphibiens, reptiles), sont des organismes "poïkilothermes". Par contre, quasiment tous les oiseaux et mammifères font partie des "homéothermes", gardant leur TC autour de 37°C, avec des petites déviations.

Chez les hommes et les femmes en bonne santé, la TC rectale oscille entre 36°C (vers 5h du matin) et 37°C (vers 20h) selon un rythme journalier. Ce dernier est régulé par une horloge endogène, dite horloge circadienne, située dans une région du cerveau appelée hypothalamus.

Pourquoi la TC est-elle de 37°C environ dans tous les animaux à sang chaud? Apparemment, cette température est optimale pour l'activité des enzymes, les "bourreaux du travail" de nos cellules. En d’autres termes, au cours de l’évolution de ces animaux, cette température a été "sélectionnée" pour optimiser les fonctions des cellules.

Pour maintenir la TC entre des bornes aussi étroites, nous avons évidemment besoin d'un système de régulation extrêmement précis, d'une source de chaleur (si la température ambiante est inférieure à la TC) et d’un système de dissipation de chaleur (si la température ambiante est proche ou supérieure à la TC).

Sources de chaleur
Notre corps est composé d’environ 3 x 10¹³ (trente mille milliards) de cellules. Chacune de ces cellules contient des centaines de mitochondries qui utilisent les nutriments pour produire l'énergie nécessaire à l’exécution de toutes nos fonctions corporelles. Une partie de cette énergie est dissipée comme chaleur.

Si cette énergie n’est pas suffisante car la température extérieure est très basse, nous grelottons, car nos muscles commencent à trembler. Cette friction des muscles génère de la chaleur. De plus, le tissu adipeux brun peut élever la TC en utilisant comme chaleur la majeure partie de l’énergie produite par les mitochondries. Si la température extérieure est hivernale, les vaisseaux sanguins de la peau se contractent afin de réduire la perte de chaleur à la surface du corps.

Dissipation de la chaleur
Si la TC est trop élevée, nous pouvons dissiper de la chaleur par la transpiration (l'évaporation de l'eau à la surface du corps a un effet refroidissant) et par l'exhalation d’air chaud.

Régulation de la TC par le système nerveux central
La température de l'environnement est mesurée par des neurones thermosensibles situés dans la peau, tandis que la température à l'intérieur du corps est évaluée par des neurones thermosensibles localisés dans la région préoptique de l'hypothalamus. Ces neurones intègrent les signaux venant de la peau et du cerveau et donnent des signaux aux muscles, au tissu adipeux brun et aux vaisseaux sanguins de la peau pour augmenter ou diminuer la TC.

Au niveau moléculaire, la température est surtout mesurée par des canaux cationiques (laissant passer certains ions chargés positivement) du type TRP (Transient Receptor Potential). Le corps peut garder une température homogène grâce au système cardiovasculaire, qui distribue la chaleur rapidement dans tout le corps au moyen du sang. Il est donc suffisant que la TC soit mesurée dans le cerveau et dans la peau pour réagir à des fluctuations endogènes et exogènes, respectivement, de la température.

Comme je l’ai déjà indiqué, beaucoup de questions restent ouvertes et nous sommes loin de comprendre les détails moléculaires des mécanismes responsables de la maintenance de la TC autour de 37°C.