Fiche de révision : Physiologie des mammifères

📋 Plan du Cours

1. Organisation et fonctions du mammifère
2. Matière et énergie du vivant
3. Milieu intérieur et système ouvert
4. Homéostasie et rétroactions
5. Surfaces d’échanges nutritionnels
6. Fonction digestive du mammifère
7. Digestion et appareil digestif du ruminant
8. Microbiote et holobionte mammalien
9. Régulation hormonale et nerveuse digestive
10. Activation et activité des enzymes digestives
11. Hormones pancréatiques et glycémie
12. Potentiels membranaires et propagation
13. Récepteurs et informations sensorielles
14. Intégration nerveuse et synapses
15. Jonction neuromusculaire et unité motrice
16. Unités motrices et jonction neuromusculaire
17. Organisation des fibres musculaires
18. Couplage excitation-contraction

📖 1. Organisation et fonctions du mammifère

🔑 Notions clés & Définitions

• Être vivant : Un être vivant est constitué d’au moins une cellule, compartiment aqueux délimité par une membrane et contenant de l’ADN, composé de biomolécules organisées, capable de transformer de l’énergie et de se reproduire.

★ À maîtriser

• La cellule est l’unité du vivant.

📌 La nutrition, qui contribue à la croissance et au maintien de l’individu, et la relation sont des fonctions vitales pour l’individu, tandis que la reproduction assure la pérennité de l’espèce sans être vitale à l’échelle de l’individu.

Compléments

• À chaque niveau d’organisation apparaissent des propriétés émergentes absentes au niveau inférieur, comme la vie au niveau cellulaire ou les propriétés du cerveau par rapport aux neurones qui le composent.

• Les systèmes associés aux fonctions de nutrition et de relation comprennent : le système digestif, le système respiratoire, le système circulatoire, le système excréteur, les systèmes nerveux et endocrinien, les systèmes moteur, tégumentaire et immunitaire

📖 2. Matière et énergie du vivant

★ À maîtriser

• Les mammifères tirent de leur environnement des composés organiques qu’ils utilisent pour fabriquer leur matière organique et produire de l’ATP ; ils consomment du dioxygène et libèrent du dioxyde de carbone lors de la respiration aérobie.

• Le métabolisme du mammifère est chimio-organo-hétérotrophe : il utilise des molécules organiques comme sources de matière et d’énergie chimique.

📌 Le vivant ne crée pas d’énergie ; il transforme l’énergie prélevée dans son environnement, notamment celle issue de l’oxydation de matière organique.

Compléments

• La matière et l’énergie nécessaires à la vie sont prélevées dans le milieu de vie au niveau de surfaces d’échanges et sont le plus souvent transformées pour devenir utilisables.

💡 Astuce mémo

Oxydation de matière organique → ATP et chaleur

📖 3. Milieu intérieur et système ouvert

🔑 Notions clés & Définitions

• Milieu intérieur : Le milieu intérieur du mammifère comprend les liquides corporels, notamment le liquide interstitiel, le sang, la lymphe, le liquide céphalo-rachidien, les humeurs de l’œil et le liquide articulaire.

★ À maîtriser

📌 Chez un organisme pluricellulaire, le compartiment extracellulaire constitue le milieu intérieur dans lequel baignent les cellules, tandis que le compartiment intracellulaire correspond au cytoplasme des cellules.

📌 L’organisme mammifère est un système thermodynamiquement ouvert qui échange matière et énergie avec son milieu extérieur.

Compléments

• Le concept de milieu intérieur est attribué à Claude Bernard (1813-1879), qui est présenté comme le père de la physiologie et de la méthode expérimentale en biologie.

• Le milieu intérieur liquide permet aux cellules de rester baignées dans un milieu aqueux et atténue l’effet des variations de l’environnement extérieur.

💡 Astuce mémo

Un aquarium ambulant : les cellules baignent dans une mer intérieure

📖 4. Homéostasie et rétroactions

🔑 Notions clés & Définitions

• Homéostasie : Maintien relativement stable des variables physiques et chimiques du milieu intérieur par l’action coordonnée des systèmes et appareils de l’organisme.

★ À maîtriser

📌 Les variables du milieu intérieur varient autour de points de consigne : l’homéostasie correspond donc à un équilibre dynamique et non à une immobilité absolue.

• La rétro-inhibition est une rétroaction négative dans laquelle une variation déclenche une boucle qui la contrecarre, comme une hausse de température qui entraîne une baisse de température.

• La rétroactivation est une rétroaction positive dans laquelle une variation déclenche une boucle qui l’amplifie, comme la pression du bébé sur le col utérin qui favorise la sécrétion d’ocytocine et les contractions.

Compléments

• Si les entrées et les sorties d’un système sont égales, le système est maintenu en équilibre ; un déséquilibre peut être compensé en augmentant les entrées et/ou en diminuant les sorties.

💡 Astuce mémo

Rétro-inhibition freine, rétroactivation amplifie

📖 5. Surfaces d’échanges nutritionnels

🔑 Notions clés & Définitions

• Surface d’échange nutritionnelle : Une surface d’échange nutritionnelle est une zone d’interface avec le milieu extérieur où s’effectuent des échanges de substances utiles à la nutrition.

★ À maîtriser

• Les surfaces d’échange nutritionnelles se caractérisent par :

  • une grande surface
  • une faible épaisseur
  • une vascularisation

• Selon la première loi de Fick, le flux de diffusion est proportionnel au gradient de concentration, et une substance diffuse du milieu le plus concentré vers le milieu le moins concentré. - Adolph FICK

Compléments

• Les surfaces en contact avec le milieu extérieur proviennent de tissus épithéliaux et peuvent être situées à la surface du corps ou internalisées.

📖 6. Fonction digestive du mammifère

★ À maîtriser

• Le tube digestif s’étend de l’œsophage à l’anus et possède une organisation structurale commune en quatre tuniques.

• Dans la bouche, la mastication transforme les aliments en bol alimentaire, tandis que la salive les humidifie et amorce la digestion des glucides par l’amylase salivaire.

• L’estomac brasse le bol alimentaire pour former le chyme, sécrète notamment de l’acide chlorhydrique et du pepsinogène, et laisse séjourner son contenu pendant 2 à 4 heures.

• Dans l’intestin grêle, les plis et villosités augmentent la surface d’absorption, et environ 90 % de l’absorption des nutriments s’y déroule.

• Dans le côlon, le microbiote dégrade notamment la cellulose et produit des vitamines B et K, tandis que l’eau, les ions, les minéraux, certaines vitamines et de petites molécules bactériennes sont absorbés avant l’évacuation des fèces.

Compléments

• L’œsophage achemine le bol alimentaire vers l’estomac par péristaltisme et sécrète du mucus lubrifiant ; le transit œsophagien dure environ 9 secondes.

💡 Astuce mémo

Aliments → bol alimentaire → chyme → nutriments → fèces

📖 7. Digestion et appareil digestif du ruminant

★ À maîtriser

• Chez les Mammifères, le système digestif transforme les aliments en nutriments absorbés par l’épithélium intestinal, puis distribués aux cellules par la circulation sanguine.

• Les quatre poches digestives du bovin sont :

  • le rumen ou panse
  • le réticulum ou bonnet
  • l’omasum ou feuillet
  • l’abomasum ou caillette

• Le rumen assure la digestion cellulolytique, le bonnet trie le contenu, le feuillet absorbe l’eau et la caillette réalise la digestion enzymatique et l’absorption.

Compléments

• Le rumen bovin a une capacité d’environ 200 litres, le bonnet de 15 litres, le feuillet de 20 litres et la caillette de 20 litres.

• Chez le bovin, les éléments alimentaires grossiers peuvent effectuer plusieurs passages dans le rumen et le bonnet, le bonnet agissant comme un filtre.

💡 Astuce mémo

Le rumen fermente, la caillette digère par enzymes

📖 8. Microbiote et holobionte mammalien

★ À maîtriser

• La population microbienne du rumen comprend :

  • des ciliés
  • des Eumycètes
  • des Eubactéries
  • des Archées

• Un holobionte est un assemblage d’espèces hôtes et d’autres espèces, notamment des micro-organismes vivant dans, sur ou à proximité de l’hôte.

• La composition du microbiote intestinal dépend fortement de facteurs environnementaux, notamment l’alimentation et l’hygiène liée à l’accès à l’eau.

• Les polyosides complexes atteignent le côlon, où les bactéries les dégradent et les fermentent, puis les acides gras à courtes chaînes produits sont absorbés par l’hôte.

Compléments

• Lorsque des interactions de type symbiose existent, l’holobionte peut être considéré comme une unité fonctionnelle.

• La présence d’un microbiote intestinal est associée à une augmentation de la masse graisseuse corporelle et à une diminution de la quantité de nourriture absorbée. - Bäckhed et al., 2004

• L’absence de flore intestinale diminue fortement le nombre de cellules immunitaires dans la muqueuse intestinale. - Macpherson et al, Nat Rev Immunol, 2004

💡 Astuce mémo

Microbiote présent → digestion, nutrition et protection modifiées

📖 9. Régulation hormonale et nerveuse digestive

★ À maîtriser

• La sécrétine stimule la sécrétion pancréatique de bicarbonate (HCO₃⁻).

• La CCK stimule la sécrétion pancréatique de lipases et de protéases.

• Les stimuli digestifs sont :

  • mécaniques, détectés par des mécanorécepteurs
  • chimiques, détectés par des chimiorécepteurs
  • osmotiques, détectés par des osmorécepteurs

• Les réflexes digestifs déclenchent des sécrétions glandulaires dans le tube digestif ou la circulation et des contractions des muscles lisses de la paroi digestive.

📌 Les réflexes courts sont intégrés dans la paroi intestinale, tandis que les réflexes longs passent par le système nerveux central.

Compléments

• En période post-prandiale, seule une courte portion du duodénum est acidifiée.

💡 Astuce mémo

Réflexe court local, réflexe long via le système nerveux central

📖 10. Activation et activité des enzymes digestives

★ À maîtriser

• L’entérokinase de l’épithélium intestinal transforme le trypsinogène en trypsine, puis la trypsine convertit les autres zymogènes.

• L’inhibiteur de Kazal protège le pancréas contre l’autolyse en cas d’activation intracellulaire de la trypsine.

• L’activité des enzymes digestives est contrôlée par le pH, qui varie selon les compartiments du tube digestif.

Compléments

• Les cellules acineuses sécrètent normalement un inhibiteur spécifique de la trypsine, appelé inhibiteur de Kazal et associé au gène SPINK1.

💡 Astuce mémo

Entérokinase active la trypsine, qui active les autres zymogènes

📖 11. Hormones pancréatiques et glycémie

★ À maîtriser

• Le pancréas est une glande mixte dont la partie exocrine représente 99 % de la masse et déverse le suc pancréatique dans le duodénum, tandis que la partie endocrine représente 1 % et comprend les îlots de Langerhans.

• Les cellules alpha représentent environ 30 % des cellules endocrines et sécrètent le glucagon, un polypeptide.

• Les cellules bêta représentent environ 70 % des cellules endocrines et sécrètent l’insuline, un polypeptide formé de deux chaînes d’acides aminés.

• L’insuline abaisse la glycémie en favorisant la glycogénogenèse hépatique et musculaire ainsi que la lipogenèse dans les adipocytes.

• Le glucagon augmente la glycémie en activant la glycogénolyse hépatique, qui libère du glucose dans le sang ; cet effet ne se produit plus si les réserves hépatiques de glycogène sont épuisées.

Compléments

• La glande pancréatique contient environ un million d’îlots de Langerhans, chacun renfermant environ 3 000 cellules.

💡 Astuce mémo

Insuline stocke et abaisse la glycémie ; glucagon mobilise et l’élève.

📖 12. Potentiels membranaires et propagation

🔑 Notions clés & Définitions

• Potentiel de membrane : Différence de charge électrique entre les feuillets externe et interne de la membrane plasmique.
• Potentiel gradué : Potentiel générateur qui varie en amplitude selon l’intensité du stimulus et déclenche un potentiel d’action lorsqu’il atteint ou dépasse le seuil d’excitation.

★ À maîtriser

• La pompe Na+/K+ ATPase fait sortir 3 Na+ contre leur gradient et entrer 2 K+ contre leur gradient.

📌 Le potentiel gradué est décrémentiel et s’atténue avec la distance, tandis que le potentiel d’action se propage sans atténuation et conserve la même amplitude.

Compléments

• La pompe Na+/K+ ATPase consomme environ 70 % de l’ATP utilisé dans le cerveau et un tiers de l’ATP d’une cellule.

• La période réfractaire absolue empêche le déclenchement d’un nouveau potentiel d’action, tandis que pendant la période réfractaire relative une dépolarisation plus importante est nécessaire.

💡 Astuce mémo

Le potentiel gradué s’atténue ; le potentiel d’action garde son amplitude.

📖 13. Récepteurs et informations sensorielles

🔑 Notions clés & Définitions

• Proprioception : Sensibilité profonde qui informe sur la position des différentes parties du corps, de façon consciente ou non.
• Récepteur sensoriel : Terminaison amyélinique d’un neurone sensitif qui produit un potentiel gradué décrémentiel.
• Somesthésie : Sensibilité à la pression, à la chaleur et à la douleur, cette dernière étant détectée par les nocicepteurs.

★ À maîtriser

📌 Les informations sensorielles concernent les cinq sens, tandis que les informations sensitives comprennent les informations somesthésiques et proprioceptives.

• Les récepteurs sensoriels transforment les stimuli environnementaux en activités neuronales sous forme de potentiels d’action, qui produisent des perceptions sensorielles une fois parvenus au cerveau.

📌 Les modalités sensorielles sont reconnues par le système nerveux central parce que les potentiels d’action circulent dans des réseaux neuronaux indépendants, appelés voies indexées.

Compléments

• Les récepteurs somesthésiques et proprioceptifs se trouvent :
  • à la surface de l’organisme
  • dans les viscères
  • dans les articulations
  • dans les tendons
  • dans les muscles

📖 14. Intégration nerveuse et synapses

★ À maîtriser

• La moelle épinière relie l’encéphale aux organes connectés aux nerfs périphériques et intègre certains réflexes simples sans intervention de l’encéphale.

📌 Un potentiel postsynaptique excitateur (PPSE) est dépolarisant, tandis qu’un potentiel postsynaptique inhibiteur (PPSI) est hyperpolarisant.

• Les PPSE et les PPSI sont sommés au niveau du neurone : si les PPSE dominent et que le seuil est franchi, un potentiel d’action apparaît, tandis que si les PPSI dominent, le neurone moteur ne produit pas de potentiel d’action.

Compléments

• Le réflexe rotulien est une réponse involontaire et stéréotypée ; il peut être exacerbé si la moelle épinière ou les structures cérébrales supérieures sont endommagées.

• Le cerveau humain compte environ 86 à 100 milliards de neurones, chacun possédant environ 10 000 contacts synaptiques, pour un total d’environ 10¹⁵ synapses.

• Le neurotransmetteur peut être éliminé par : dégradation enzymatique dans la fente synaptique, recaptage par des cellules gliales, recaptage par le bouton synaptique, diffusion hors de la fente synaptique

📖 15. Jonction neuromusculaire et unité motrice

★ À maîtriser

📌 Un motoneurone innerve entre 100 et 1 000 fibres musculaires, et l’ensemble formé par ce motoneurone et les fibres qu’il innerve constitue une unité motrice.

Compléments

• La finesse du mouvement dépend du nombre d’unités motrices.

📖 16. Unités motrices et jonction neuromusculaire

🔑 Notions clés & Définitions

• Unité motrice : Ensemble d’un motoneurone et des fibres musculaires qu’il innerve.
• Synapse neuromusculaire : Lieu de transmission du message nerveux efférent du motoneurone vers la cellule musculaire.

★ À maîtriser

• Un motoneurone innerve entre 100 et 1000 fibres musculaires, tandis que chaque fibre musculaire est innervée par un seul motoneurone.

• L’acétylcholinestérase dégrade l’acétylcholine dans la fente neuromusculaire, ce qui arrête la stimulation du myocyte.

Compléments

• Les vésicules synaptiques du bouton présynaptique contiennent de l’acétylcholine.

📖 17. Organisation des fibres musculaires

🔑 Notions clés & Définitions

• Myofibrille : Ensemble de myofilaments à superposition ordonnée contenu dans une cellule musculaire.

★ À maîtriser

📌 Une fibre musculaire est un myocyte, c’est-à-dire une cellule musculaire, constituée de nombreuses myofibrilles.

• Les deux types de myofilaments sont les filaments épais de myosine et les filaments fins d’actine, cette dernière étant aussi associée à d’autres molécules.

Compléments

📌 Un muscle est un organe composé de plusieurs tissus, avec prédominance du tissu musculaire, tandis que le tissu musculaire est constitué majoritairement de myocytes.

📖 18. Couplage excitation-contraction

📝 Points essentiels

• 🔄 Le couplage excitation-contraction commence par les étapes suivantes :

  1. Le potentiel d’action axonique entraîne la formation d’un potentiel d’action musculaire.
  2. Le potentiel d’action musculaire se propage.
  3. La concentration de calcium dans le cytosol augmente.

• L’augmentation du calcium cytosolique entraîne sa fixation sur la troponine, le déplacement de la tropomyosine, le démasquage des sites de fixation de la myosine sur l’actine, l’accrochage des têtes de myosine à l’actine et le glissement des filaments fins sur les filaments épais, ce qui raccourcit la fibre musculaire et le muscle.

• La propagation des potentiels d’action dans la voie motrice efférente et leur transmission à la jonction neuromusculaire relient le système nerveux central aux muscles effecteurs et entraînent la contraction des muscles squelettiques à l’origine du mouvement volontaire.

💡 Astuce mémo

Potentiel d’action → calcium → troponine → actine-myosine → raccourcissement

📊 Tableaux de synthèse

Actions des hormones pancréatiques