96 % de la matière des organismes vivants est composée d’oxygène (O), de carbone (C), d’hydrogène (H) et d’azote (N).
La première couche électronique peut accueillir au maximum 2 électrons, tandis que les deuxième et troisième peuvent en accueillir au maximum 8 chacune.
Pendant une réaction chimique, seuls les électrons interagissent.
📌 Dans une liaison covalente, les atomes mettent en commun des électrons de valence, tandis qu’une liaison ionique unit deux atomes de charges opposées après le transfert d’un électron de valence ; l’eau en comporte une covalente et le sel NaCl une ionique.
📌 Les molécules biologiques peuvent interagir temporairement par des liaisons faibles seulement si leurs formes sont complémentaires, et l’effet cumulatif de ces liaisons renforce l’interaction entre entités moléculaires indépendantes.
La plupart des cellules sont entourées d’eau et sont constituées d’environ 70 à 95 % d’eau.
La cohésion de l’eau, due aux liaisons hydrogène entre ses molécules, contribue au transport de l’eau et des nutriments dissous dans les plantes contre la gravité.
Dans la glace, chaque molécule d’eau est liée à quatre voisines par des liaisons hydrogène, ce qui les espace ; dans l’eau liquide, les liaisons se rompent et se reforment constamment, rapprochant les molécules et rendant l’eau liquide plus dense que la glace.
La polarité des molécules d’eau en fait un dissolvant versatile pour les molécules biologiques.
Les glucides comprennent les sucres et les polysaccharides et servent de réserve d’énergie ainsi qu’à construire du matériel biologique et de petites molécules organiques comme les acides aminés et les acides gras.
📌 L’amidon est un polymère d’α-glucose utilisé comme réserve par les plantes, tandis que le glycogène est un polymère ramifié d’α-glucose stocké dans le foie et les muscles des animaux.
📌 La cellulose est un polymère de glucose à monomères β-glucose, dont les liaisons glycosidiques diffèrent de celles de l’amidon ; elle constitue le composant majeur des parois des cellules végétales.
Covalente : électrons partagés ; ionique : électrons transférés
📌 Les graisses saturées ont des acides gras saturés en hydrogène, s’empaquettent étroitement et sont solides à température ambiante, tandis que les graisses insaturées possèdent des doubles liaisons, s’empaquettent moins et sont généralement liquides à température ambiante.
Les phospholipides sont essentiels aux cellules parce qu’ils entrent dans la structure des membranes cellulaires ; ils possèdent deux acides gras et un groupement phosphate chargé négativement lié au troisième hydroxyle du glycérol.
Dans l’eau, les têtes polaires hydrophiles des phospholipides sont orientées vers l’eau et leurs chaînes hydrocarbonées hydrophobes vers l’intérieur, formant des micelles ou des membranes à double couche telles que les liposomes et les membranes cellulaires.
Le cholestérol est un composant commun des membranes cellulaires animales et un précurseur d’autres stéroïdes, notamment des hormones sexuelles.
Les protéines représentent environ 50 % du poids sec de la plupart des cellules et assurent notamment la catalyse, la défense, le stockage et le transport, la communication, le mouvement, le soutien structurel et la régulation du métabolisme.
La réaction entre le carboxyle d’un acide aminé et l’amine d’un autre forme une liaison peptidique covalente et libère une molécule d’eau ; sa répétition produit un polypeptide.
La structure primaire est la séquence unique d’acides aminés d’un polypeptide, stabilisée par des liaisons peptidiques.
La structure secondaire comprend les hélices alpha et les feuillets plissés bêta, stabilisés par des liaisons hydrogène entre les groupements amine et carbonyle du squelette peptidique, sans intervention des chaînes latérales R.
Les acides nucléiques stockent, transmettent et contribuent à l’expression de l’information héréditaire ; ils comprennent l’ADN et l’ARN.
L’ADN contient l’information nécessaire à sa réplication et à celle de l’ARN ; par l’intermédiaire de l’ARN, il régule la synthèse des protéines.
Chaque gène dirige la synthèse d’un type d’ARN appelé ARN messager, qui interagit avec la machinerie de synthèse des protéines située dans les ribosomes du cytoplasme.
📌 L’ADN contient les bases C, T, A et G, tandis que l’ARN contient C, U, A et G.
Têtes hydrophiles vers l’eau, queues hydrophobes vers l’intérieur
★ À maîtriser
📌 Les bactéries possèdent un seul compartiment intracellulaire entouré d’une membrane plasmique, tandis que les cellules eucaryotes contiennent des organites spécialisés.
📌 Chez les eucaryotes, la plupart de l’ADN se trouve dans le noyau, tandis que chez les procaryotes il se trouve dans un nucléoïde non délimité par une membrane.
Le noyau contient la plupart des gènes, mais certains gènes se trouvent dans les mitochondries et, chez les plantes, dans les chloroplastes.
L’enveloppe nucléaire est formée de deux membranes concentriques traversées par des pores dont les complexes protéiques régulent le transport sélectif et bidirectionnel entre le noyau et le cytoplasme.
📌 Les ribosomes libres synthétisent des protéines qui participent aux processus métaboliques du cytosol, tandis que les ribosomes liés aux membranes synthétisent des protéines destinées aux membranes, aux organites ou à la sécrétion.
📌 Le réticulum endoplasmique lisse ne porte pas de ribosomes sur sa membrane, tandis que le réticulum endoplasmique rugueux porte des ribosomes sur sa face cytosolique.
Compléments
La membrane plasmique est une double couche de phospholipides et d’autres lipides associés à des protéines, et sa perméabilité sélective dépend de protéines de transport qui assurent l’importation et l’exportation de métabolites spécifiques.
Le cytosol représente plus de la moitié du volume cellulaire total et constitue le site de synthèse et de dégradation des protéines ainsi que de la plupart du métabolisme intermédiaire.
Les chromosomes portent les gènes sous forme d’ADN et transmettent l’information héréditaire, tandis que les ribosomes synthétisent les protéines à partir de l’information fournie par les gènes.
Les cellules procaryotes sont dépourvues d’organites, alors que le cytoplasme des cellules eucaryotes contient divers organites spécialisés.
Les bactéries typiques ont un diamètre de 1 à 2 μm, pouvant atteindre 5 μm, tandis que les cellules eucaryotes mesurent de 10 à 100 μm de diamètre.
★ À maîtriser
📌 La face cis de chaque dictyosome est la face d’entrée proche du réticulum endoplasmique, tandis que la face trans est la face de sortie associée au réseau trans-golgien.
Les protéines entrant dans le réseau trans-golgien poursuivent leur déplacement vers les lysosomes, les vésicules sécrétoires ou la surface cellulaire, ou sont renvoyées à un compartiment antérieur.
La théorie de l’endosymbiose propose qu’un ancêtre des cellules eucaryotes ait englouti une cellule procaryote utilisant l’oxygène, laquelle serait devenue un endosymbionte.
Les mitochondries et les chloroplastes possèdent un génome propre similaire à celui de certaines bactéries, ainsi que de l’ARN et des ribosomes capables d’assurer une synthèse protéique autonome.
📌 Les mitochondries participent à la respiration cellulaire, contrairement aux chloroplastes, et les deux organites contribuent à la formation de la majeure partie de l’ATP cellulaire.
Compléments
L’appareil de Golgi est constitué de citernes aplaties empilées et entourées d’une membrane; un dictyosome comprend 4 à 6 citernes, et une cellule peut en contenir plusieurs, voire des centaines.
Lors de leur passage de la face cis à la face trans de l’appareil de Golgi, les protéines et les lipides subissent des modifications covalentes; les sucres des glycoprotéines peuvent être retirés et remplacés.
Les protéines entrant dans le réseau cis-golgien poursuivent leur déplacement dans l’appareil de Golgi ou sont renvoyées au réticulum endoplasmique.
Les enzymes hydrolytiques des lysosomes comprennent :
Le pH de la lumière lysosomiale est d’environ 5,0 et est maintenu par une pompe membranaire qui utilise l’énergie de l’hydrolyse de l’ATP pour y transporter des ions H+.
Les protéines de transport de la membrane lysosomiale font passer vers le cytosol les produits de digestion, notamment les acides aminés, les sucres et les nucléotides, qui peuvent être excrétés ou réutilisés.
Les enzymes et les protéines membranaires des lysosomes sont synthétisées dans le réticulum endoplasmique rugueux puis modifiées par l’appareil de Golgi.
Les lysosomes dégradent les débris intra- et extracellulaires ainsi que les microorganismes phagocytés, et produisent des nutriments pour la cellule.
La maladie de Tay-Sachs est une maladie neurodégénérative héréditaire causée par l’absence ou l’inactivité de l’hexosaminidase A, qui entraîne l’accumulation de lipides dans les cellules et perturbe les fonctions cérébrales.
Les mitochondries et les chloroplastes sont entourés d’une double membrane et restent isolés du transport vésiculaire reliant les autres organites.
La catalase des peroxysomes convertit le peroxyde d’hydrogène toxique en eau.
Les protéines motrices déplacent les vésicules et les organites le long des protéines du cytosquelette, comme les vésicules de neurotransmetteurs qui parcourent l’axone jusqu’à l’espace synaptique.
Les microtubules sont constitués principalement de tubuline, une protéine dimérique formée de deux sous-unités.
Dans les cellules musculaires, la contraction résulte du glissement des filaments d’actine et de myosine les uns contre les autres, ce qui raccourcit la cellule.
Les cils et les flagelles sont des extensions cellulaires contenant des microtubules, dont le mouvement dépend de la dynéine, une protéine motrice qui change de conformation après hydrolyse de l’ATP.
Les composants principaux de la matrice extracellulaire sont des glycoprotéines et d’autres molécules contenant des hydrates de carbone, sécrétées par les cellules.
Le collagène est la protéine la plus abondante de la matrice extracellulaire et s’intègre dans un réseau de protéoglycanes sécrétés par les cellules.
La fibronectine et d’autres protéines de la matrice extracellulaire se lient aux intégrines, des récepteurs de surface qui traversent la membrane plasmique et interagissent avec les microfilaments du cytosquelette.
Les cellules animales possèdent trois types de jonctions cellulaires :
📌 Les jonctions serrées attachent fortement les cellules et empêchent la fuite du fluide extracellulaire à travers une couche épithéliale, tandis que les desmosomes relient solidement les cellules en interagissant avec les filaments intermédiaires.
📌 Une cellule ne peut pas fabriquer de novo un organite membranaire spécialisé à partir de son seul ADN codant ses protéines : une information épigénétique, portée au moins par une protéine préexistante dans la membrane de l’organite, est aussi nécessaire et transmise aux cellules filles.
Toutes les membranes biologiques sont constituées de lipides et de protéines associés par des interactions non covalentes, et leurs molécules peuvent se déplacer dans le plan membranaire.
Les lipides membranaires forment une bicouche d’environ 5 nm d’épaisseur et sont amphipathiques, avec des têtes hydrophiles tournées vers l’eau et des queues hydrophobes orientées vers l’intérieur.
Le cholestérol rigidifie la bicouche lipidique et diminue sa perméabilité aux petites molécules hydrophiles, mais empêche aussi la cristallisation des chaînes hydrocarbonées et contribue ainsi à maintenir sa fluidité.
Les protéines porteuses se lient à des solutés spécifiques et changent de conformation pour les transférer, tandis que les protéines des canaux forment des pores remplis d’eau qui laissent passer des solutés lorsqu’ils sont ouverts.
📌 La diffusion facilitée est entraînée par le gradient de concentration, tandis que le transport actif déplace certains solutés contre leur gradient électrochimique en utilisant une source d’énergie métabolique telle que l’ATP ou un gradient ionique.
Les canaux ioniques peuvent s’ouvrir sous l’effet de :
Le transport actif déplace un soluté contre son gradient électrochimique grâce à une protéine porteuse couplée à une source d’énergie.
Le transport actif repose sur trois mécanismes :
📌 Un uniport transporte un seul soluté, tandis qu’un transporteur couplé fait dépendre le transport d’un soluté du gradient électrochimique d’un second soluté.
📌 Dans un symport, les deux solutés sont transférés dans la même direction, tandis que dans un antiport ils sont transférés en directions opposées.
Dans les cellules animales, le Na⁺ entre selon son gradient électrochimique et peut entraîner le transport actif d’un second soluté ; la pompe Na⁺/K⁺ utilise l’ATP pour expulser le Na⁺ et maintenir ce gradient.
La pompe Na⁺/K⁺ ATP-ase possède trois sites de liaison au Na⁺ et deux sites de liaison au K⁺ ; elle expulse trois Na⁺ et fait entrer deux K⁺ par antiport.
La face cytoplasmique de la membrane est négative par rapport à la face extracellulaire, en raison de la distribution inégale des anions et des cations.
Les ATP synthases utilisent un gradient de H⁺ à travers la membrane pour synthétiser de l’ATP à partir d’ADP et de phosphate, et peuvent fonctionner dans les deux directions.
Le transport vésiculaire permet aux grandes molécules et aux grandes particules de traverser la membrane en masse dans des vésicules et nécessite de l’énergie.
Les transporteurs changent de conformation ; les canaux ouvrent un pore hydrophile.
📌 Le catabolisme dégrade les nutriments en petites molécules et rend leur énergie disponible, tandis que l’anabolisme utilise cette énergie pour synthétiser les molécules de la cellule.
📌 L’oxydation correspond au retrait d’électrons, tandis que la réduction correspond à leur addition.
L’énergie libérée par l’oxydation des aliments est temporairement stockée dans des molécules de transport, sous forme de groupements chimiques transférables ou d’électrons riches en énergie.
L’ATP est un transporteur d’énergie qui est synthétisé par phosphorylation de l’ADP et cède de l’énergie aux processus cellulaires par hydrolyse en ADP et phosphate inorganique.
📌 Le NADH intervient surtout dans les processus cataboliques, tandis que le NADPH participe surtout aux réactions anaboliques.
Les sucres sont oxydés en CO₂ et H₂O pour produire de l’ATP, du NADH et d’autres transporteurs activés ; les acides gras et les protéines peuvent aussi fournir de l’énergie.
La dégradation des aliments fournit de l’ATP en trois étapes : digestion, dégradation intermédiaire commençant dans le cytosol et s’achevant dans les mitochondries, puis dégradation finale entièrement mitochondriale.
La glycolyse transforme une molécule de glucose en deux molécules de pyruvate et produit de l’ATP et du NADH.
Dans le cycle de l’acide citrique, ou cycle de Krebs, le groupement acétyle de l’acétyl-CoA est transféré à l’oxaloacétate, puis oxydé en CO₂ avec production de grandes quantités de NADH.
Lors de la phosphorylation oxydative, les électrons du NADH passent dans la chaîne de transport de la membrane interne mitochondriale ; l’énergie libérée sert à produire de l’ATP et l’O₂ est utilisé.
📌 La respiration aérobie consomme de l’oxygène avec les nutriments, tandis que certains procaryotes réalisent une respiration anaérobie en utilisant d’autres substances que l’oxygène pour produire de l’énergie chimique.
La glycolyse transforme une molécule de glucose à 6 carbones en deux molécules de pyruvate à 3 carbones, avec un gain net de 2 molécules d’ATP par molécule de glucose.
Le complexe mitochondrial de la pyruvate déshydrogénase, formé de 3 enzymes, transforme le pyruvate en acétyl-CoA et produit du CO₂ et du NADH.
Catabolisme dégrade et libère l’énergie ; anabolisme construit en la consommant.
★ À maîtriser
🔄 La signalisation cellulaire comporte trois étapes :
La réception correspond à la détection d’une molécule de signalisation par une protéine réceptrice située à la surface ou à l’intérieur de la cellule cible.
Les récepteurs membranaires majeurs sont :
Compléments
La signalisation locale comprend :
Dans la signalisation endocrine animale, des cellules spécialisées libèrent des hormones dans le système circulatoire, qui les transporte vers les cellules cibles capables de les reconnaître.
Plus de 60 % des médicaments actuels agissent sur des voies de signalisation impliquant la protéine G.
Les récepteurs intracellulaires se trouvent dans le cytoplasme ou le noyau et reconnaissent des molécules hydrophobes ou petites, comme les hormones stéroïdes, les hormones thyroïdiennes ou l’oxyde nitrique.
Réception → transduction → réponse.
Chez les humains, les cellules somatiques possèdent 46 chromosomes, répartis en deux lots de 23 hérités des parents, tandis que les gamètes en possèdent 23.
Après réplication, chaque chromosome dupliqué est constitué de deux chromatides sœurs portant des molécules d’ADN identiques et réunies par des cohésines.
📌 La mitose divise le matériel génétique et est suivie de la cytodiérèse, qui divise le cytoplasme.
📌 La méiose produit des cellules filles non identiques à un seul lot de chromosomes, réduisant chez l’humain leur nombre de 46 à 23, tandis que la mitose conserve le nombre de chromosomes dans les cellules filles.
La fécondation rétablit le nombre de chromosomes à 46, et la mitose conserve ce nombre dans chaque noyau des cellules somatiques humaines.
La phase mitotique comprend la mitose et la cytodiérèse, tandis que l’interphase représente environ 90 % du cycle cellulaire.
L’interphase comprend les phases G1, S et G2, et certaines cellules peuvent entrer en phase de latence G0.
La mitose comprend cinq étapes successives :
En prométaphase, l’enveloppe nucléaire se désintègre, les chromosomes se condensent davantage et des microtubules s’attachent aux kinétochores situés au centromère.
En métaphase, les chromosomes s’alignent sur la plaque équatoriale entre les pôles du fuseau, leurs kinétochores étant attachés aux microtubules kinétochoriens.
En anaphase, la fissure des cohésines sépare les chromatides sœurs, qui deviennent des chromosomes individuels et migrent vers les pôles opposés à mesure que les microtubules kinétochoriens raccourcissent.
Dans les cellules animales, la cytodiérèse se déroule par formation d’un sillon de division, contraction d’un anneau d’actine et de myosine, approfondissement du sillon puis séparation des cellules filles.
La fréquence de division varie selon le type cellulaire : les cellules de l’épiderme humain se divisent fréquemment toute la vie, les hépatocytes se divisent en cas de lésion du tissu, et les neurones et cellules musculaires ne se divisent jamais chez l’adulte humain.
Les deux types de protéines régulatrices intracellulaires du cycle cellulaire sont les kinases cycline-dépendantes (Cdks) et les cyclines.
Prophase → prométaphase → métaphase → anaphase → télophase
★ À maîtriser
Les gènes sont des unités d’hérédité qui encodent l’information transmise par les parents et régulent la capacité des cellules à synthétiser des enzymes spécifiques et des protéines de structure.
Les organismes à reproduction asexuée génèrent des descendants qui sont des clones génétiquement identiques, sauf différences pouvant apparaître occasionnellement à la suite de mutations de l’ADN.
📌 Dans la reproduction sexuée, deux parents produisent des descendants combinant leurs gènes, semblables à leur famille mais non identiques à leurs parents.
Gregor Mendel a publié en 1866 son œuvre pionnière sur l’hérédité du pois, posant les bases de la génétique moderne avant la découverte du rôle des chromosomes.
Pour chaque caractère, un organisme diploïde hérite de deux copies du gène correspondant, une de chaque parent, et les deux allèles peuvent être identiques ou différents.
Lorsque les deux allèles d’un locus diffèrent, l’allèle dominant détermine l’apparence de l’individu, tandis que l’allèle récessif n’a pas d’effet visible sur cette apparence.
La loi de la ségrégation stipule que les deux allèles d’un caractère héréditaire se séparent pendant la formation des gamètes, qui reçoivent chacun un seul des deux allèles présents dans les cellules somatiques.
La loi de l’assortiment indépendant stipule que chaque paire d’allèles se sépare indépendamment des autres pendant la formation des gamètes.
Le phénotype correspond aux caractères observables morphologiques, physiologiques ou biochimiques, tandis que le génotype désigne l’ensemble des allèles héréditaires d’un individu.
Compléments
Dominant : effet visible ; récessif : sans effet visible si l’autre allèle est dominant
★ À maîtriser
📌 Chez les mammifères, le sexe femelle est déterminé par XX, tandis que le sexe mâle est déterminé par la présence de Y avec X.
📌 Les pères transmettent leurs gènes liés au chromosome X à leurs filles, mais pas à leurs fils, tandis que les mères les transmettent à leurs filles et à leurs fils.
📌 Pour un caractère récessif lié au chromosome X, une fille exprime le phénotype seulement si elle est homozygote pour l’allèle récessif.
Les garçons sont hémizygotes pour les caractères liés au chromosome X, car ils ne possèdent qu’un seul X, et expriment donc l’allèle qu’il porte; les troubles récessifs liés à X sont ainsi plus fréquents chez les hommes que chez les femmes.
La non-disjonction méiotique survient lorsque les chromosomes homologues ne migrent pas en méiose I ou que les chromatides sœurs ne se séparent pas en méiose II, produisant un gamète avec deux chromosomes du même type et un gamète sans ce chromosome.
Un zygote monosomique possède 2n−1 chromosomes, tandis qu’un zygote trisomique possède 2n+1 chromosomes.
Une délétion correspond à la perte d’un fragment chromosomique et est habituellement létale, tandis qu’une duplication résulte de l’attachement du fragment perdu à une chromatide sœur et peut nuire à la santé.
Une inversion rattache un fragment au chromosome d’origine dans une orientation inversée, tandis qu’une translocation rattache un fragment à un chromosome non homologue; ces deux modifications conservent le nombre de gènes mais peuvent perturber leur expression.
Compléments
En 1907, Thomas Hunt Morgan a apporté la preuve qu’un gène spécifique est associé à un chromosome spécifique en étudiant la drosophile, ses caractères sauvages et mutants, et des caractères liés aux chromosomes sexuels.
Chez l’humain et d’autres mammifères, le chromosome Y est beaucoup plus petit que le chromosome X.
Les seules régions du chromosome Y homologues au chromosome X se trouvent à ses extrémités et permettent leur appariement pendant la méiose.
Le chromosome Y porte le gène SRY, qui régule le développement des testicules, ainsi que 78 gènes codant pour 25 protéines impliquées dans leur fonctionnement et la production normale de sperme.
XX donne les ovules X ; XY donne des spermatozoïdes X ou Y
★ À maîtriser
La transmission héréditaire des caractères repose sur l’ADN et sa capacité de se répliquer; l’information encodée dans l’ADN dirige le développement des caractères biochimiques, anatomiques, physiologiques et, dans une certaine mesure, comportementaux.
La réplication commence aux origines de réplication, où des protéines reconnaissent une séquence nucléotidique spécifique, se fixent à l’ADN et séparent ses deux brins pour ouvrir une bulle qui progresse dans les deux directions.
La synthèse de l’ADN se fait toujours dans le sens 5′ vers 3′; le brin directeur est synthétisé continûment dans le sens d’avancée de la fourche à partir d’une seule amorce, tandis que le brin retardé est synthétisé en fragments d’Okazaki de 100 à 200 nucléotides.
L’euchromatine est décondensée et apparaît claire en microscopie optique, tandis que l’hétérochromatine est condensée et apparaît sombre.
La transcription synthétise un ARN à partir de l’information de l’ADN, tandis que la traduction synthétise une chaîne polypeptidique à partir de l’information de l’ARN.
Le code génétique repose sur des triplets de nucléotides appelés codons; les 64 combinaisons possibles des quatre nucléotides permettent d’encoder les 20 acides aminés, et plusieurs codons peuvent coder le même acide aminé.
Le brin matrice est lu de 3′ vers 5′, ce qui permet de synthétiser l’ARN messager de 5′ vers 3′; l’ARNm est complémentaire et antiparallèle au brin matrice, avec U à la place de T, et identique au brin sens sauf cette substitution.
L’ARNm est toujours traduit dans la direction 5’ vers 3’.
Les trois codons stop sont :
Le codon AUG déclenche la synthèse protéique et code pour la méthionine (Met).
Compléments
James Watson et Francis Crick ont proposé le modèle de la double hélice de l’ADN en 1953.
Les chromosomes eucaryotes possèdent des centaines ou des milliers d’origines de réplication, ce qui crée des bulles qui fusionnent et accélèrent la copie de l’ADN.
À la fourche de réplication, les hélicases séparent les brins parentaux, les protéines liant l’ADN simple brin empêchent leur réappariement et les topoisomérases détendent l’ADN au-delà de la fourche par coupure puis religation.
La primase synthétise une amorce d’ARN de 5 à 10 nucléotides appariée au brin matrice, à partir de laquelle l’ADN polymérase peut allonger un nouveau brin.
ADN ouvert → amorce d’ARN → brins d’ADN allongés → fragments reliés
★ À maîtriser
🔄 La transcription se déroule en trois étapes :
Chez les eucaryotes, l’ARN polymérase II synthétise l’ARNm, tandis que les autres ARN polymérases participent à la synthèse d’ARN non traduits en protéines.
La maturation du pré-ARNm eucaryote comprend la modification de ses extrémités et l’épissage de ses parties internes avant la traduction dans le cytoplasme.
📌 L’épissage élimine les introns non codants et assemble les exons codants, qui quittent le noyau dans l’ARNm mature.
Les aminoacyl-ARNt synthétases chargent les ARNt en catalysant la liaison covalente d’un acide aminé spécifique à son ARNt; il existe 20 synthétases, une pour chaque acide aminé, et la réaction utilise l’énergie de l’hydrolyse de l’ATP.
L’initiation de la traduction assemble l’ARNm, l’ARNt porteur d’un acide aminé et les deux sous-unités ribosomales, d’abord la petite puis la grande, avec l’aide de facteurs d’initiation et l’énergie de l’hydrolyse du GTP.
Pendant l’élongation, les acides aminés sont ajoutés un par un à l’extrémité C-terminale; la reconnaissance du codon et la translocation de l’ARNt nécessitent chacune l’hydrolyse d’une molécule de GTP, et l’ARNr de la grande sous-unité catalyse la liaison peptidique.
Compléments
Chez les eucaryotes, les facteurs de transcription se lient au promoteur avant que l’ARN polymérase II puisse s’y fixer; l’ensemble forme le complexe d’initiation de la transcription.
Chez les eucaryotes, la TATA box est située 25 nucléotides en amont du site d’initiation et est cruciale à la formation du complexe d’initiation.
Chez les eucaryotes, l’ARN polymérase synthétise environ 40 nucléotides d’ARN par seconde pendant l’élongation.
📌 Chez les bactéries, une séquence d’ADN appelée terminateur met fin à la transcription; chez les eucaryotes, le signal de polyadénylation transcrit par l’ARN polymérase II donne le signal AAUAAA dans le pré-ARNm.
L’extrémité 5’ de l’ARNm reçoit une coiffe constituée d’une forme modifiée d’un nucléotide contenant de la guanine; cette coiffe facilite l’export, protège de la dégradation et favorise l’interaction avec les ribosomes.
L’extrémité 3’ de l’ARNm reçoit une queue poly(A) constituée de 50 à 250 nucléotides d’adénine, précédée par la région 3’UTR.
Le spliceosome, complexe de protéines et d’ARN, reconnaît les courtes séquences situées aux deux extrémités des introns et permet l’épissage de l’ARNm.
Initiation → élongation → terminaison
★ À maîtriser
📌 L’acétylation des histones neutralise les charges positives des lysines et relâche la chromatine en euchromatine accessible à la transcription, tandis que les queues d’histones liées aux nucléosomes favorisent une chromatine compacte appelée hétérochromatine.
📌 Les facteurs de transcription généraux interviennent dans la transcription de tous les gènes codant pour des protéines, tandis que les facteurs spécifiques assurent une transcription de haut niveau; les activateurs favorisent l’assemblage du complexe d’initiation et les répresseurs inhibent l’expression génique.
L’épissage alternatif produit différentes molécules d’ARNm à partir d’un même transcrit primaire en faisant varier les segments traités comme exons ou introns, sous l’action de protéines régulatrices propres aux types cellulaires.
Les protéines destinées à la dégradation sont marquées par l’ubiquitine, puis reconnues et dégradées par les protéasomes.
Les ARN non codants régulent différentes étapes de l’expression génique, notamment la traduction de l’ARNm et la modification de la chromatine.
Les microARN, petits ARN simple brin, se lient à des séquences complémentaires de l’ARNm et provoquent soit sa dégradation, soit le blocage de sa traduction.
Le développement embryonnaire transforme le zygote en une multitude de types cellulaires spécialisés sous le contrôle d’une expression génique régulée.
La transformation du zygote repose sur trois processus interconnectés :
Compléments
Une cellule humaine exprime à tout moment environ 20 % de ses gènes codant pour des protéines, et presque toutes les cellules d’un organisme possèdent un génome identique, sauf les cellules du système immunitaire.
Les éléments de contrôle sont des segments d’ADN non codant servant de sites de liaison aux facteurs de transcription; les éléments distaux peuvent former des amplificateurs.
Une hormone stéroïde peut entrer dans la cellule et former avec un récepteur intracellulaire un complexe qui active la transcription en interagissant avec plusieurs éléments de contrôle.
La durée de vie d’un ARNm eucaryote est régulée par sa séquence nucléotidique située dans la région UTR à son extrémité 3’.
Des protéines régulatrices peuvent bloquer l’initiation de la traduction en se liant à des séquences ou structures spécifiques des régions UTR 5’ ou 3’ et en empêchant l’attachement des ribosomes.
Acétylation des histones → chromatine relâchée → accès à l’ADN
★ À maîtriser
Les tissus se répartissent en quatre catégories principales :
Le tissu épithélial forme des feuillets qui couvrent ou tapissent des parties de l’organisme; ses cellules étroitement jointes constituent des barrières contre les agressions mécaniques, les agents pathogènes et la perte de fluides.
📌 La face apicale de l’épithélium est en contact avec la lumière ou l’extérieur, tandis que la face basale est attachée à la lame basale qui le sépare du tissu conjonctif sous-jacent.
📌 Les trois types de tissu musculaire sont le squelettique, le lisse et le cardiaque; le squelettique est volontaire et strié, le lisse est involontaire et non strié, et le cardiaque est strié et forme la paroi contractile du cœur.
Le tube digestif apporte les nutriments de l’environnement extérieur au sang, le système respiratoire apporte l’oxygène au sang, puis le système circulatoire transporte nutriments et oxygène vers les cellules.
🔄 Les échanges entre le sang et les cellules se déroulent ainsi :
Compléments
Les fibres du tissu conjonctif remplissent trois rôles :
Le tissu musculaire contient des myofilaments d’actine et de myosine assemblés en myofibrilles, qui permettent la contraction musculaire.
Extérieur → sang → liquide interstitiel → cellules
★ À maîtriser
📌 Le système endocrinien diffuse des hormones par le sang vers toutes les parties du corps, tandis que le système nerveux transmet des influx vers des cellules spécifiques par des voies de communication dédiées.
📌 Les effets hormonaux apparaissent plus lentement et durent plus longtemps que les effets des signaux nerveux, qui sont transmis très rapidement et produisent des effets de courte durée.
Chez l’humain, l’homéostasie maintient la température corporelle autour de 37 °C, le pH sanguin et interstitiel à 7,4 ± 0,1 et la glycémie entre 70 et 110 mg/100 ml de sang.
🔄 La régulation homéostatique suit cette chaîne. :
Les points de contrôle et les limites considérées comme normales peuvent être modifiés de façon régulée selon les étapes de la vie, comme à la puberté, ou selon des cycles, comme le cycle menstruel.
En altitude, la faible concentration d’oxygène augmente la fréquence et l’amplitude respiratoires, ce qui accroît la perte de CO₂ et élève le pH; les reins excrètent alors une urine alcaline pour ramener le pH sanguin vers sa valeur normale.
Compléments
Seules les cellules possédant les récepteurs spécifiques peuvent répondre à une hormone donnée.
Quatre types de cellules peuvent recevoir des influx nerveux :
Le système endocrinien coordonne notamment :
Le système nerveux coordonne notamment les réponses immédiates et rapides, comme la locomotion et le comportement.
Réguler maintient le milieu interne; accommoder le modifie
★ À maîtriser
🔄 Le traitement de l’information nerveuse comprend trois étapes. :
Les neurones transmettent l’information à travers la cellule sous forme de signaux électriques et communiquent souvent entre cellules par des signaux chimiques.
Le corps cellulaire contient la plupart des organites, dont le noyau; les dendrites ramifiées reçoivent les signaux et l’axone les transmet à d’autres cellules.
La pompe sodium-potassium utilise l’énergie de l’hydrolyse de l’ATP pour transporter activement 3 Na⁺ hors de la cellule et 2 K⁺ dans la cellule.
Le potentiel de repos des neurones est de −60 à −80 mV; le K⁺ est plus concentré à l’intérieur, le Na⁺ à l’extérieur, et la membrane est environ 50 fois moins perméable au Na⁺ qu’au K⁺.
À l’arrivée d’un potentiel d’action à la terminaison synaptique, la dépolarisation ouvre les canaux à Ca²⁺, l’entrée de Ca²⁺ provoque la fusion des vésicules, puis les neurotransmetteurs libérés dans la fente synaptique se lient aux récepteurs postsynaptiques et ouvrent des canaux ioniques.
Le système nerveux périphérique transmet l’information vers et depuis le système nerveux central; les neurones afférents conduisent l’information sensorielle vers le SNC et les neurones efférents transmettent ses instructions aux muscles et aux cellules endocrines.
Le système nerveux autonome comprend trois composantes. :
📌 Le système sympathique accélère le rythme cardiaque, inhibe la digestion, convertit le glycogène en glucose dans le foie et stimule la libération d’adrénaline ou de noradrénaline; le parasympathique diminue le rythme cardiaque, stimule la digestion et augmente la production de glycogène.
Le système nerveux central comprend la moelle épinière et l’encéphale; il intègre les fonctions sensorielles et motrices du système nerveux périphérique.
Dans le diencéphale, le thalamus reçoit principalement l’information sensorielle et la transmet au cerveau, tandis que l’hypothalamus contribue à la régulation de la température corporelle et abrite le centre de l’horloge biologique.
Compléments
📌 L’hyperpolarisation rend le milieu intracellulaire plus négatif, tandis que la dépolarisation réduit la magnitude du potentiel membranaire et rend le milieu intracellulaire moins négatif.
Les afférents vont vers le SNC, les efférents en partent.
★ À maîtriser
La formation réticulée est un réseau diffus de neurones situé au cœur du tronc cérébral qui agit comme un filtre sensoriel en sélectionnant l’information parvenant au cortex.
Chez les mammifères, le noyau suprachiasmatique de l’hypothalamus reçoit l’information sensorielle des yeux et synchronise l’horloge biologique des cellules avec les cycles de lumière.
Le système limbique, qui comprend le corps amygdaloïde, l’hippocampe et des parties du thalamus, contrôle la génération et l’expérience des émotions chez les mammifères.
Les expériences émotionnelles sont souvent stockées sous forme de mémoires, mais les émotions désagréables comme la peur ne sont pas stockées dans les systèmes de mémorisation du souvenir explicite des événements.
L’aire de Broca, dans l’hémisphère gauche, est active lors de la génération d’un discours, tandis que l’aire de Wernicke est active lorsque le discours est écouté.
📌 L’hémisphère gauche est impliqué dans le calcul mathématique et les opérations logiques, tandis que l’hémisphère droit intervient dans la reconnaissance des visages et des formes, les relations spatiales et le raisonnement non verbal.
Environ 90 % des individus sont droitiers ; la lecture silencieuse active l’hémisphère gauche chez 96 % des droitiers et 76 % des gauchers.
Une synapse dont l’activité est corrélée à celle d’autres synapses peut être renforcée, tandis qu’une synapse dont l’activité n’est pas corrélée peut être affaiblie.
📌 La mémoire à court terme conserve temporairement les informations jusqu’à ce qu’elles deviennent non significatives, tandis que la mémoire à long terme conserve les informations durablement et permet de les ramener dans la mémoire à court terme lorsqu’elles sont nécessaires.
Compléments
Activités synaptiques corrélées → connexion renforcée ; non corrélées → connexion affaiblie.
★ À maîtriser
📌 La dépression comprend le trouble dépressif majeur et le trouble bipolaire, et peut s’accompagner de dérégulations du sommeil, de l’appétit et du niveau d’énergie.
Le trouble bipolaire touche 1 % de la population mondiale et se caractérise par des changements d’humeur très variables et extrêmes, avec une phase maniaque suivie d’une phase dépressive.
L’alcool, la nicotine et les narcotiques entraînent une dépendance en activant le système de récompense, qui fonctionne normalement lors du plaisir, de la motivation et de l’apprentissage.
La maladie d’Alzheimer est une démence progressive caractérisée par la confusion et la perte de mémoire ; elle touche 10 % des personnes âgées de 65 ans et environ 35 % des personnes âgées de 85 ans.
L’autopsie d’un cerveau atteint de la maladie d’Alzheimer révèle des plaques amyloïdes extracellulaires et des emmêlements de neurofibrilles principalement constitués de protéine tau.
La maladie de Parkinson est un trouble moteur progressif caractérisé notamment par des tremblements, un équilibre perturbé, une posture penchée, une démarche traînante et une rigidité des muscles faciaux.
Dans la maladie de Parkinson, la mort de neurones du mésencéphale réduit la libération de dopamine aux synapses situées dans les noyaux de la base.
Compléments
La schizophrénie peut provoquer des hallucinations auditives et des illusions de complot, mais elle ne correspond pas nécessairement à la présence de personnalités multiples.
Le trouble dépressif majeur se caractérise par une perte de plaisir ou d’intérêt pour des activités auparavant appréciées et touche 1 adulte sur 7, deux fois plus souvent les femmes que les hommes.
La phase maniaque peut associer :
Les médicaments contre la dépression, comme le Prozac, augmentent l’activité des amines biogènes, notamment de la sérotonine.
Les narcotiques qui conduisent à la dépendance comprennent des stimulants, comme la cocaïne et l’amphétamine, et des sédatifs, comme l’héroïne.
Chez les mammifères, l’aire tegmentale ventrale, située à la base du cerveau, contient des neurones qui libèrent de la dopamine agissant notamment sur le noyau accumbens.
★ À maîtriser
Chez Peromyscus californicus, les nouveau-nés élevés par des Peromyscus leucopus deviennent moins agressifs et moins protecteurs envers leur progéniture, montrant que l’expérience du développement peut modifier le comportement.
L’empreinte se développe uniquement pendant une période sensitive ou critique, durant laquelle le jeune apprend les comportements basiques de son espèce et le parent apprend à reconnaître sa progéniture.
📌 Dans le conditionnement classique, un stimulus annonce un autre événement et déclenche une réponse anticipée, tandis que dans le conditionnement opérant, l’animal associe un comportement à une récompense ou à une punition.
Compléments
Le comportement animal permet d’obtenir des nutriments et de trouver un partenaire reproducteur, assurant ainsi la survie et la perpétuation des espèces, et contribue aussi à l’homéostasie.
Les épinoches à trois épines peuvent attaquer des objets inanimés portant des parties rouges, couleur qu’elles associent à une menace pour leur territoire.
Les migrations des oiseaux et des poissons sont coordonnées par la lumière du soleil en tenant compte de l’horloge circadienne, et peuvent aussi s’orienter grâce à l’Étoile Polaire ou au champ magnétique terrestre.
★ À maîtriser
La sélection naturelle peut favoriser un comportement de recherche de nourriture qui réduit la dépense énergétique et maximise les bénéfices, tout en limitant le risque de prédation.
Chez les larves de drosophile, les allèles du gène for régulent la recherche de nourriture à longue distance (forR) ou à proximité de l’habitat (forS), et forR est favorisé lorsque la densité de population est élevée.
Le comportement d’accouplement et le choix du partenaire comprennent :
📌 La polygamie est une relation durable dans laquelle un individu a plusieurs partenaires de l’autre sexe ; elle est polygynie lorsqu’un mâle a plusieurs femelles et polyandrie lorsqu’une femelle a plusieurs mâles.
📌 La sociobiologie met l’accent sur le contrôle génétique de certaines caractéristiques comportementales, tandis que l’évolutionnisme considère que le comportement humain ne se réduit pas à un contrôle rigide par les gènes et que l’environnement joue un rôle décisif.
Compléments
La biche Odocoileus hemionus cherche de la nourriture dans les régions non forestières, où elle est moins abondante mais où le risque d’être chassée par le puma Puma concolor est plus faible qu’à la lisière des forêts.
Les sexes sont morphologiquement semblables chez les espèces monogames, tandis que chez les espèces polygames le sexe leader est généralement plus grand, plus coloré et plus orné.
La monogamie de nombreuses espèces d’oiseaux pourrait s’expliquer par le fait qu’un couple peut avoir davantage de descendants viables en élevant ensemble sa progéniture qu’en recherchant des partenaires additionnels.
Chez les mammifères, la femelle en lactation est souvent la seule source d’alimentation de la progéniture et le mâle ne participe pas à son élevage ; chez les lions, un mâle ou un petit groupe de mâles peut protéger plusieurs femelles et leur progéniture.
Des femelles drosophiles manipulées pour exprimer la forme masculine du gène fru commencent à courtiser d’autres femelles.
Monogamie : partenaires durables ; promiscuité : pas de relation durable.
★ À maîtriser
Le potentiel récepteur varie en magnitude selon la puissance du stimulus, et l’information sensorielle est transmise dans le système nerveux sous forme de potentiels d’action.
Les récepteurs sensoriels se répartissent en cinq catégories :
📌 Les chimiorécepteurs généraux répondent à la concentration d’un soluté, tandis que les chimiorécepteurs spécifiques répondent à un type particulier de molécules.
Compléments
📌 Les récepteurs sensoriels neuronaux produisent directement des potentiels d’action et envoient leur axone vers le système nerveux central, tandis que les récepteurs non neuronaux communiquent par synapse chimique avec des neurones sensoriels afférents.
Dans les mécanorécepteurs ciliés, le repliement ou l’étirement des cils modifie la perméabilité des canaux ioniques et peut dépolariser ou hyperpolariser la membrane.
Chez les vertébrés, les récepteurs d’étirement musculaire sont formés de dendrites sensorielles enroulées autour de petites fibres musculaires squelettiques ; 2 à 12 de ces fibres sont regroupées dans un fuseau entouré de tissu conjonctif et réparti dans le muscle.
Les thermorécepteurs détectent le chaud et le froid et se trouvent dans la peau et l’hypothalamus antérieur ; l’information est transmise à l’hypothalamus postérieur.
La réaction à la douleur permet à l’organisme de se défendre contre les agents nocifs.
Les nocicepteurs sont des dendrites libres situées dans la peau et dans différents organes.
Ces récepteurs détectent notamment les molécules suivantes :
Stimulus → récepteur → potentiel récepteur → influx nerveux → perception.
★ À maîtriser
L’oreille comprend trois parties :
Les vibrations passent par les osselets dans l’ordre suivant :
La cochlée convertit les ondes sonores en signaux électriques, tandis que l’appareil vestibulaire intervient dans l’équilibre.
L’audition résulte de la transmission des vibrations sonores jusqu’aux cellules ciliées, puis de la conversion de leur réponse en influx nerveux.
📌 La membrane basilaire est étroite et rigide près de la fenêtre ovale, où elle répond préférentiellement aux hautes fréquences, et large et flexible près de l’hélicotrème, où elle répond aux basses fréquences.
L’appareil vestibulaire comprend :
Dans l’utricule et le saccule, le déplacement des otolithes lors de l’inclinaison de la tête exerce une pression sur les cils et produit des potentiels d’action qui renseignent le cerveau sur la position de la tête.
Les photorécepteurs sont des cellules contenant des pigments capables d’absorber la lumière.
📌 Les cônes participent à la vision diurne et colorée, tandis que les bâtonnets participent à la vision crépusculaire et nocturne en noir et blanc.
📌 Dans l’obscurité, les photorécepteurs sont dépolarisés et libèrent continuellement du glutamate ; à la lumière, ils sont hyperpolarisés et leur libération de glutamate est bloquée.
Les axones des cellules ganglionnaires forment les nerfs optiques, qui se rejoignent au chiasma optique où les axones sont inversés : le champ visuel gauche est transmis à la partie droite du cerveau et inversement.
Les goûts reconnus sont :
📌 Chaque région de la langue et de la bouche contenant des papilles gustatives peut percevoir n’importe quel goût ; la carte des goûts localisant chaque saveur dans une zone précise de la langue ne correspond donc pas à la réalité.
Compléments
Tympan → osselets → fenêtre ovale → liquide cochléaire → cellules ciliées
📌 La signalisation endocrine transporte les hormones par la circulation sanguine vers des cellules cibles, tandis que les régulateurs locaux paracrines et autocrines atteignent leurs cibles par diffusion sur de courtes distances.
📌 Dans la signalisation paracrine, les cellules cibles sont proches de la cellule sécrétrice, tandis que dans la signalisation autocrine, la cellule sécrétrice est elle-même la cellule cible.
📌 Les glandes endocrines, dépourvues de conduits, sécrètent leurs hormones dans le liquide avoisinant, tandis que les glandes exocrines utilisent des conduits pour acheminer leurs sécrétions vers la surface corporelle ou des cavités corporelles.
📌 Les polypeptides et les amines telles que l’adrénaline sont hydrosolubles et se lient à des récepteurs de surface, tandis que les stéroïdes et les hormones non polaires telles que la thyroxine sont liposolubles et se lient à des récepteurs intracellulaires.
Les hormones hydrosolubles sont sécrétées par exocytose, circulent librement dans le sang, se lient à des récepteurs de surface et provoquent des modifications cytoplasmiques pouvant parfois modifier la transcription des gènes.
Les hormones liposolubles diffusent hors des cellules endocrines, sont transportées dans le sang par des protéines, puis diffusent dans les cellules cibles et se lient à des récepteurs intracellulaires qui modifient la transcription génique.
Lors d’un stress à court terme, les glandes surrénales sécrètent l’adrénaline, qui se lie dans le foie à un récepteur membranaire couplé à la protéine G; la cascade produit de l’AMPc, lequel active la protéine kinase A, entraînant l’hydrolyse du glycogène et l’inhibition de sa synthèse, puis la libération de glucose dans le sang.
📌 L’adrénaline produit des effets différents selon les récepteurs et les voies de transduction des cellules cibles: les récepteurs bêta hépatiques activent la protéine kinase A et le métabolisme du glycogène, tandis que les récepteurs alpha des vaisseaux intestinaux déclenchent une voie différente qui contracte le muscle lisse et limite le flux sanguin.
Adrénaline → AMPc → glycogène hydrolysé → glucose libéré
★ À maîtriser
Dans une voie hormonale simple, un stimulus interne ou externe agit directement sur des cellules endocrines, qui sécrètent une hormone dans le sang; celle-ci atteint des cellules cibles, où sa signalisation déclenche une réponse physiologique.
🔄 Une voie neuroendocrine simple suit cet ordre :
📌 Le rétrocontrôle négatif diminue le stimulus initial et ramène l’état physiologique vers la normale, tandis que le rétrocontrôle positif augmente le stimulus et amplifie la réponse.
La glycémie normale humaine est comprise entre 70 et 110 mg/100 ml; l’insuline et le glucagon sont deux hormones antagonistes qui la régulent par des voies endocrines à rétrocontrôle négatif.
Lorsque la glycémie dépasse sa gamme normale, l’insuline stimule la capture du glucose en excès par les cellules corporelles et diminue ainsi la glycémie; lorsque la glycémie tombe sous cette gamme, le glucagon favorise la libération de glucose, notamment depuis le glycogène hépatique, et l’augmente.
Les cellules alpha des îlots de Langerhans produisent le glucagon, tandis que leurs cellules bêta produisent l’insuline.
📌 Le diabète de type 1 résulte d’une destruction auto-immune des cellules bêta pancréatiques et d’une incapacité à produire de l’insuline, tandis que le type 2 résulte d’une réponse insuffisante des cellules cibles à l’insuline malgré sa production.
Compléments
L’acide évacué de l’estomac dans le duodénum stimule les cellules S à sécréter la sécrétine, qui circule jusqu’au pancréas et provoque la libération de bicarbonate dans le duodénum, où il neutralise l’acidité.
Lors de l’allaitement, la stimulation des mamelons active des neurones sensoriels qui transmettent des signaux à l’hypothalamus; les impulsions nerveuses déclenchent la sécrétion d’ocytocine par l’hypophyse postérieure, et l’ocytocine circulante provoque l’éjection du lait par les glandes mammaires.
Dans la voie de la sécrétine, le bicarbonate pancréatique neutralise l’acidité du duodénum, éliminant le stimulus et arrêtant la signalisation par rétrocontrôle négatif.
Pendant l’allaitement, le lait libéré en réponse à l’ocytocine amplifie la voie de signalisation et la sécrétion lactée par rétrocontrôle positif jusqu’à l’arrêt de la tétée.
Lors de l’accouchement, l’ocytocine stimule les contractions du muscle utérin, et un rétrocontrôle positif soutient le processus jusqu’à son achèvement.
Le pancréas est une glande mixte dont le tissu exocrine forme des acini reliés à des canaux débouchant dans le duodénum, tandis que son tissu endocrine forme des îlots de Langerhans dispersés dans l’organe.
Les cellules endocrines du pancréas représentent 1–2 % de sa masse; les autres cellules sécrètent des ions bicarbonate et des enzymes digestives dans les canaux pancréatiques qui débouchent dans le duodénum.
Insuline fait baisser, glucagon fait monter la glycémie
★ À maîtriser
📌 L’hypophyse postérieure est une extension de l’hypothalamus, tandis que l’hypophyse antérieure est une glande endocrine qui synthétise et sécrète ses hormones en réponse aux signaux hypothalamiques.
L’ocytocine et l’hormone antidiurétique sont synthétisées par les cellules neurosécrétrices de l’hypothalamus, transportées par leurs axones vers l’hypophyse postérieure, puis stockées et libérées en réponse aux impulsions nerveuses hypothalamiques.
L’ocytocine régule la sécrétion de lait et les contractions utérines pendant l’accouchement, et influence aussi le comportement maternel, l’accouplement et l’activité sexuelle.
L’hormone antidiurétique (ADH, ou vasopressine) favorise la rétention rénale d’eau, diminue le volume urinaire et contribue au maintien d’une osmolarité sanguine normale.
📌 Les libérines hypothalamiques stimulent la sécrétion d’hormones de l’hypophyse antérieure, tandis que les inhibines l’inhibent.
Les libérines et inhibines sont sécrétées près de capillaires hypothalamiques qui se prolongent par de petits vaisseaux portes puis par un lit capillaire secondaire dans l’hypophyse antérieure, formant le système porte hypothalamo-hypophysaire.
Chez les mammifères, chaque glande surrénale associée au rein comprend une corticosurrénale externe qui sécrète des hormones stéroïdes et une médullosurrénale centrale qui sécrète des catécholamines.
Les deux catécholamines de la médullosurrénale sont l’adrénaline (épinéphrine) et la noradrénaline (norépinéphrine), synthétisées à partir de la tyrosine et libérées en réponse à un plaisir extrême ou à un danger menaçant la vie.
Les catécholamines augmentent l’hydrolyse du glycogène dans le foie et les muscles squelettiques et stimulent la libération d’acides gras par les adipocytes, fournissant ainsi des combustibles circulants aux cellules.
En réponse à un stress, des impulsions nerveuses déclenchent la libération des catécholamines par les cellules neurosécrétrices de la médullosurrénale.
📌 La médullosurrénale répond à une stimulation nerveuse, tandis que la corticosurrénale répond uniquement à des signaux endocriniens.
Lors d’un stress, l’hypothalamus sécrète une libérine qui stimule l’hypophyse antérieure; celle-ci libère l’ACTH, transportée par le sang jusqu’à la corticosurrénale, où elle stimule la sécrétion de corticostéroïdes.
Le cortisol stimule l’hydrolyse des protéines musculaires; les acides aminés libérés sont transportés au foie et aux reins, convertis en glucose puis libérés dans le sang pour fournir de l’énergie.
Lorsque le volume et la pression sanguins diminuent, la production d’angiotensine II augmente; celle-ci stimule la sécrétion d’aldostérone, qui favorise la réabsorption rénale du sodium et de l’eau et accroît ainsi le volume et la pression sanguins.
Compléments
Stress → hypothalamus → hypophyse → ACTH → corticosurrénale
★ À maîtriser
Les hormones sexuelles contrôlent la croissance, les cycles de reproduction et le comportement sexuel; elles sont principalement produites par les testicules chez l’homme et les ovaires chez la femme.
Les gonades produisent trois types majeurs d’hormones stéroïdes :
L’œstradiol est le principal œstrogène et contribue à l’entretien du système reproducteur féminin ainsi qu’au développement des caractères secondaires féminins à la puberté, notamment la croissance des seins et le dépôt de tissu adipeux aux seins, aux hanches et aux cuisses.
La GnRH hypothalamique contrôle la sécrétion de FSH et de LH par l’hypophyse antérieure, et ces gonadotrophines contrôlent la synthèse hormonale des gonades.
La mélatonine régule des activités liées à la lumière, aux saisons, à la reproduction et aux rythmes diurnes; elle affecte aussi la pigmentation de la peau chez de nombreux vertébrés.
Compléments
Les testicules synthétisent principalement des androgènes, dont le principal est la testostérone.
La testostérone participe à la différenciation du sexe masculin dès le développement embryonnaire; en l’absence de testicules chez les lapins, les embryons développent des organes génitaux féminins.
À la puberté, les androgènes contribuent aux caractères secondaires masculins : voix grave, répartition caractéristique de la pilosité, augmentation de la masse musculaire et osseuse, poussée de croissance, libido
📌 La pilosité axillaire et pubienne, la poussée de croissance et la libido féminines sont attribuées aux androgènes de la corticosurrénale, et non aux œstrogènes.
Les œstrogènes contribuent à la soudure des cartilages de conjugaison et à l’arrêt de la croissance, comme la testostérone chez l’homme.
Chez les mammifères, les progestines, notamment la progestérone, préparent et maintiennent les tissus utérins nécessaires à la croissance et au développement de l’embryon.
La glande pinéale, ou épiphyse, est située près du centre du cerveau des mammifères et sécrète la mélatonine, dérivée d’un acide aminé.
La mélatonine est sécrétée la nuit, et la quantité libérée dépend de la durée de la nuit; elle est plus abondante pendant les longues nuits d’hiver.
Un niveau élevé de mélatonine pendant la nuit semble contribuer au déclenchement du sommeil.
Le noyau suprachiasmatique de l’hypothalamus reçoit des impulsions nerveuses des yeux et contrôle la libération de mélatonine par l’épiphyse; la mélatonine régule à son tour l’activité de ce noyau.
★ À maîtriser
Les nutriments essentiels sont classés en quatre catégories :
La plupart des animaux synthétisent environ la moitié des 20 acides aminés utilisés pour produire des protéines; les autres doivent être apportés par l’alimentation, et les enfants ont besoin de 9 acides aminés essentiels, dont l’histidine.
En sous-nutrition, l’organisme utilise d’abord les glucides et les graisses stockés, puis hydrolyse ses propres protéines pour obtenir de l’énergie; les muscles diminuent de volume et le cerveau peut manquer de protéines.
Compléments
La viande, les œufs et le fromage sont des aliments complets, tandis que le maïs manque de tryptophane et de lysine et que les haricots manquent de méthionine; une alimentation variée en protéines végétales peut fournir tous les acides aminés essentiels.
Les acides gras essentiels ne peuvent pas être synthétisés par l’animal et sont insaturés, car ils comportent une ou plusieurs doubles liaisons; l’acide linoléique humain sert à produire certains phospholipides membranaires.
Treize vitamines ont été identifiées chez l’humain, et les besoins quotidiens de chaque vitamine varient de 0,01 à 100 mg.
Les vitamines hydrosolubles comprennent les vitamines B, généralement coenzymes, et la vitamine C, antioxydante et nécessaire à la constitution du tissu conjonctif.
Les vitamines liposolubles comprennent la vitamine A des pigments visuels, la vitamine K impliquée dans la coagulation et la vitamine D participant à l’absorption du calcium et à la formation des os.
Les minéraux sont des nutriments inorganiques requis en quantités allant de moins de 1 mg à 2 500 mg par jour; ceux requis à moins de 1 mg sont des oligo-éléments.
Les oligo-éléments essentiels cités sont :
Le magnésium est un cofacteur présent dans les enzymes qui hydrolysent l’ATP, tandis que le sodium, le potassium et le chlore participent au fonctionnement nerveux et à l’équilibre osmotique.
Chez les vertébrés, l’iode sert à produire les hormones thyroïdiennes qui régulent le métabolisme, et le calcium et le phosphore sont nécessaires en grandes quantités à la production des os.
Un excès de chlorure de sodium peut augmenter la pression sanguine et un excès de fer peut léser le foie.
L’hémochromatose est une maladie héréditaire autosomique récessive caractérisée par une absorption intestinale excessive du fer, qui s’accumule notamment dans le foie, le cœur, l’hypophyse et le pancréas; des prélèvements sanguins aident à éliminer l’excès de fer.
★ À maîtriser
📌 La digestion mécanique fragmente les aliments et augmente leur surface disponible, tandis que la digestion chimique hydrolyse enzymatiquement les macromolécules en petites molécules.
L’hydrolyse enzymatique produit : des sucres simples à partir des polysaccharides et disaccharides, des acides aminés à partir des protéines, des nucléotides et molécules plus simples à partir des acides nucléiques, des acides gras et autres composés à partir des graisses et phospholipides
L’appareil digestif des mammifères comprend un tube alimentaire et des glandes annexes qui déversent leurs jus digestifs dans le tube par des canaux spécialisés.
Dans la cavité buccale, les incisives sectionnent les aliments, les molaires et prémolaires les mâchent et les broient, et les canines les déchiquettent.
L’amylase salivaire hydrolyse l’amidon et le glycogène en polysaccharides plus petits et en maltose.
La langue, constituée de muscles striés volontaires, guide les aliments pendant la mastication et la déglutition et participe à la phonation; ses papilles gustatives contribuent au contrôle de qualité des aliments.
Le bol alimentaire est poussé volontairement par la langue dans le pharynx, puis son transfert vers l’œsophage et l’estomac prend 5 à 10 secondes.
Pendant la déglutition, les cordes vocales se rapprochent pour fermer la glotte et l’épiglotte bascule vers l’arrière, empêchant le bol alimentaire d’entrer dans la trachée.
📌 Le sphincter œsophagien supérieur se relâche pendant la déglutition pour laisser entrer le bol dans l’œsophage, puis se ferme en dehors de la déglutition, laissant l’air passer vers les voies aériennes pendant la respiration.
L’estomac est un sac en forme de J situé sous le diaphragme entre l’œsophage et l’intestin grêle; il stocke les aliments et commence la digestion des protéines.
Le suc gastrique contient de l’HCl à l’origine d’un pH d’environ 2,0; l’acide désintègre la matrice extracellulaire des aliments, dénature les protéines et expose leurs liaisons peptidiques à l’hydrolyse.
La pepsine est une protéase qui hydrolyse les liaisons peptidiques et transforme les protéines en polypeptides plus petits, dont la digestion se poursuit dans l’intestin grêle.
Compléments
Ingestion → digestion → absorption → élimination
★ À maîtriser
L’intestin grêle comprend trois segments :
Le bicarbonate pancréatique neutralise l’acidité du chyme et agit comme un tampon.
Les sels biliaires émulsifient les lipides et facilitent leur digestion et leur absorption; la bile est produite par le foie puis stockée et concentrée dans la vésicule biliaire.
L’absorption des nutriments se fait principalement à travers la surface repliée de l’intestin grêle grâce à sa grande surface muqueuse et aux systèmes de transport spécialisés des cellules épithéliales.
Les replis de la paroi, les villosités et les microvillosités multiplient par 600 la surface muqueuse de l’intestin grêle, qui atteint 300 m².
Le sang enrichi en nutriments rejoint le foie par la veine porte hépatique, puis passe du foie au cœur et aux autres tissus; le foie régule les nutriments qui poursuivent leur trajet et détoxifie de nombreuses molécules étrangères, dont des médicaments.
🔄 La formation des chylomicrons suit ces étapes :
Environ 7 L de liquide digestif sont sécrétés chaque jour et environ 90 % de ce liquide sont réabsorbés dans l’intestin grêle et le côlon.
📌 Une irritation de la muqueuse intestinale diminue la réabsorption d’eau et provoque la diarrhée, tandis qu’un transit colique trop lent entraîne une réabsorption excessive d’eau et la constipation.
📌 Le sphincter anal interne est constitué de muscle lisse et agit involontairement, tandis que le sphincter externe est constitué de muscle strié et est contrôlé volontairement.
Compléments
Les 25 premiers centimètres de l’intestin grêle forment le duodénum, où le chyme se mélange aux sécrétions du pancréas, du foie, de la vésicule biliaire et des glandes intestinales.
La trypsine et la chymotrypsine pancréatiques sont sécrétées sous forme inactive, activées dans la lumière du duodénum et clivent les polypeptides en polypeptides plus petits.
La carboxypeptidase pancréatique dégrade les polypeptides en petits peptides et en acides aminés.
Les nucléases pancréatiques digèrent les acides nucléiques en nucléotides, la lipase pancréatique transforme les graisses en glycérol, acides gras et monoglycérides, et les amylases pancréatiques convertissent les petits polysaccharides en disaccharides.
Les pigments issus de la destruction des globules rouges sénescents sont incorporés à la bile et éliminés dans les selles; leur accumulation dans la peau lors de certains troubles hépatiques ou sanguins provoque la jaunisse.
Le sphincter interne est involontaire, tandis que le sphincter externe est volontaire.
★ À maîtriser
Tous les animaux captent de l’O₂ et des nutriments et éliminent du CO₂ et des déchets; dans les organismes multicellulaires, ces échanges doivent concerner toutes les cellules.
Chez les humains et les autres vertébrés, l’appareil cardiovasculaire est un système circulatoire fermé où le sang reste dans les vaisseaux et demeure distinct du liquide interstitiel.
Les artérioles conduisent le sang vers les capillaires, dont les lits convergent en veinules puis en veines qui ramènent le sang au cœur.
Dans les lits capillaires, les molécules sont échangées par diffusion entre le sang et le liquide interstitiel à travers les parois fines et poreuses.
📌 Les artères conduisent le sang du cœur vers les capillaires, tandis que les veines le ramènent des capillaires vers le cœur.
Compléments
La diffusion de molécules petites et non polaires comme O₂ et CO₂ est trop lente sur des distances supérieures à quelques millimètres.
Le cœur pompe le sang dans les vaisseaux, qui le répartissent entre les tissus et les organes; les échanges chimiques se produisent entre le sang et le liquide interstitiel, puis entre le liquide interstitiel et les cellules.
Les vaisseaux sanguins principaux sont :
Les artères transportent le sang depuis le cœur vers les organes de l’organisme.
La veine porte hépatique conduit le sang du lit capillaire du tube digestif vers le foie, puis les veines hépatiques le dirigent vers le cœur par la veine cave inférieure.
Dans la circulation pulmonaire, le cœur droit envoie le sang pauvre en oxygène aux poumons, où il capte l’O₂ et libère le CO₂, puis le sang oxygéné rejoint le cœur gauche.
Dans la circulation systémique, le cœur gauche envoie le sang oxygéné aux organes, où il échange notamment l’O₂, le CO₂, les nutriments et les déchets, puis le sang pauvre en oxygène revient au cœur droit.
La pression sanguine systémique est beaucoup plus forte que la pression pulmonaire et favorise l’irrigation du cerveau, des muscles et des autres organes.
Cœur droit → poumons → cœur gauche → organes → cœur droit
★ À maîtriser
Chez les mammifères et les oiseaux, le cœur possède deux oreillettes et deux ventricules complètement séparés.
Les quatre valves cardiaques empêchent le reflux sanguin et s’ouvrent ou se ferment passivement sous l’effet des différences de pression entre leurs deux faces.
Le nœud sinusal, situé dans la paroi de l’oreillette droite près de l’entrée de la veine cave supérieure, produit spontanément des impulsions qui régulent la fréquence et la durée de contraction du cœur.
Les impulsions du nœud sinusal traversent les oreillettes et provoquent leur contraction à l’unisson, puis atteignent le nœud auriculo-ventriculaire, où elles sont retardées d’environ 0,1 secondes avant de se propager vers l’apex et les ventricules.
📌 Le système nerveux sympathique accélère l’activité du nœud sinusal, tandis que le système parasympathique la ralentit.
Compléments
Le sang oxygéné retourne des poumons à l’oreillette gauche par les veines pulmonaires, passe dans le ventricule gauche et quitte le cœur par l’aorte.
Les premières branches de l’aorte sont les artères coronaires, qui irriguent le muscle cardiaque.
Les veines caves supérieure et inférieure ramènent respectivement à l’oreillette droite le sang provenant de la tête, du cou et des bras, et celui provenant du tronc et des jambes.
📌 Les ventricules ont des parois plus épaisses et se contractent plus fortement que les oreillettes, tandis que le ventricule gauche est particulièrement puissant.
À chaque contraction, le ventricule gauche pompe le même volume de sang que le ventricule droit.
Le débit cardiaque dépend de la fréquence cardiaque et du volume systolique, qui est le volume éjecté par un ventricule à chaque cycle.
Oreillettes reçoivent ; ventricules éjectent
📌 Les artères ont des parois épaisses et puissantes adaptées à la forte pression, tandis que les veines ont des parois moins épaisses et ramènent le sang à plus faible pression.
Le flux sanguin est environ 500 fois plus lent dans les capillaires, où sa vitesse est d’environ 0,1 cm/sec, que dans l’aorte, où elle est d’environ 48 cm/sec.
Le sang s’écoule des régions de haute pression vers les régions de faible pression, et une différence de pression plus importante augmente l’écoulement dans un vaisseau.
📌 La pression systolique est la pression artérielle maximale pendant la contraction ventriculaire, tandis que la pression diastolique est la pression plus faible pendant la relaxation ventriculaire.
📌 La vasoconstriction rétrécit le diamètre des vaisseaux et augmente la pression artérielle, tandis que la vasodilatation élargit leur diamètre et la diminue.
L’oxyde nitrique (NO), un gaz, est l’inducteur majeur de la vasodilatation, tandis que l’endothéline, un peptide, est le plus puissant inducteur de la vasoconstriction.
Pendant un effort intense, les artérioles des muscles actifs se dilatent et augmentent leur apport sanguin riche en oxygène, tandis que l’augmentation simultanée du débit cardiaque aide à maintenir la pression sanguine.
À tout moment, seulement 5 à 10 % des capillaires corporels contiennent du sang circulant, bien que chaque tissu possède de nombreux capillaires.
La contraction du muscle lisse d’une artériole réduit son diamètre et le flux sanguin dans le lit capillaire adjacent, tandis que son relâchement dilate l’artériole et permet au sang d’entrer dans les capillaires.
Les petites molécules comme O₂ et CO₂ diffusent à travers les cellules endothéliales ou des pores capillaires; ces pores laissent aussi passer de petits solutés tels que les sucres, les sels et l’urée, ainsi que du liquide vers les tissus sous l’effet de la pression sanguine.
📌 La pression sanguine tend à pousser le liquide hors des capillaires, tandis que la pression osmotique du sang, principalement due aux protéines plasmatiques, s’oppose à cette sortie.
Le liquide et certaines protéines échappés des capillaires retournent au sang par le système lymphatique; une fois entré dans ce système, le liquide est appelé lymphe et sa composition ressemble à celle du liquide interstitiel.
Le retour lymphatique est favorisé par : les valves des vaisseaux lymphatiques, qui préviennent le reflux, les contractions rythmiques des parois vasculaires, les contractions des muscles squelettiques
Artères élastiques → pression maintenue ; artérioles étroites → résistance accrue
★ À maîtriser
Le plasma est composé d’environ 90 % d’eau.
Les ions plasmatiques contribuent au tamponnement du pH sanguin, qui est de 7,4 chez l’humain, à l’équilibre osmotique et à la composition du liquide interstitiel; certains y sont essentiels à l’activité musculaire et nerveuse.
Les protéines plasmatiques : tamponnent le pH, maintiennent l’équilibre osmotique entre le sang et le liquide interstitiel, contribuent à la viscosité sanguine
Les globules rouges transportent l’oxygène, les globules blancs participent à la défense et les plaquettes sont des fragments cellulaires impliqués dans la coagulation.
Les érythrocytes sont des disques biconcaves de 7 à 8 μm de diamètre, forme qui augmente leur surface et favorise la diffusion de l’oxygène.
🔄 Le transport de l’oxygène par les érythrocytes suit ces étapes :
Les cinq principaux types de globules blancs sont :
Lorsqu’un vaisseau est lésé, la brèche expose des protéines qui attirent les plaquettes et déclenchent la coagulation, transformant des composants sanguins liquides en caillot solide appelé thrombus.
🔄 La coagulation après une lésion suit ces étapes :
L’érythropoïétine, hormone synthétisée et sécrétée par les reins, stimule la production d’érythrocytes.
Compléments
Les éléments cellulaires, constitués de cellules et de fragments cellulaires, occupent environ 45 % du volume sanguin.
Les immunoglobulines, ou anticorps, contribuent à combattre les virus et d’autres agents étrangers, tandis que les protéines de transport permettent aux lipides insolubles dans l’eau de circuler et que les facteurs de coagulation aident à former un caillot lorsque les vaisseaux sont lésés.
Le plasma transporte :
Chez l’humain, chaque microlitre de sang contient environ 5 à 6 millions de globules rouges.
Fibrinogène → thrombine → fibrine → caillot
★ À maîtriser
📌 Les LDL délivrent le cholestérol aux cellules, tandis que les HDL retirent l’excès de cholestérol et le ramènent au foie.
📌 Un rapport LDL/HDL élevé est associé à un risque accru de maladie cardiaque.
📌 L’hypertension, définie ici par une pression supérieure à 140/90 mm Hg, est un facteur de risque cardiovasculaire contrôlable par l’alimentation, l’exercice physique et les médicaments.
Compléments
Les maladies cardiovasculaires touchent le cœur et les vaisseaux sanguins et peuvent menacer la vie si le flux sanguin vers le cœur ou le cerveau est interrompu.
L’inflammation est une réaction du corps aux blessures; les macrophages et les leucocytes recrutés libèrent des facteurs qui peuvent dérégler la fonction circulatoire.
Une plaque d’athérome est composée :
À mesure que la plaque d’athérome grandit, la paroi artérielle s’épaissit et se rigidifie, tandis que la lumière de l’artère s’obstrue progressivement.
L’aspirine peut diminuer le processus inflammatoire.
Dépôts lipidiques et inflammation → plaque → obstruction artérielle
★ À maîtriser
📌 L’échange respiratoire désigne la capture de l’O₂ dans l’environnement et le rejet du CO₂ vers l’environnement, tandis que la respiration cellulaire correspond aux transformations énergétiques dans les cellules.
L’O₂ et le CO₂ traversent les surfaces respiratoires uniquement par diffusion, dont la vitesse augmente avec la surface d’échange et diminue avec le carré de la distance parcourue.
Chez les mammifères, les poumons sont des organes respiratoires constitués d’un épithélium humide, et le système circulatoire transporte les gaz entre les poumons et le reste du corps.
Dans les alvéoles, l’O₂ de l’air se dissout dans le film aqueux puis diffuse à travers l’épithélium vers les capillaires, tandis que le CO₂ diffuse en sens inverse vers l’air alvéolaire.
L’expiration habituelle est passive : les muscles thoraciques se relâchent, le volume de la cage thoracique diminue et la pression alvéolaire fait sortir l’air par les voies respiratoires.
Le volume courant est le volume d’air inspiré ou expiré à chaque respiration et vaut environ 500 mL chez l’humain au repos.
Le bulbe rachidien établit le rythme respiratoire ; lors d’une inspiration profonde, des récepteurs détectent la distension pulmonaire et envoient des influx qui bloquent la poursuite de l’inspiration par rétrocontrôle négatif.
Une hausse du CO₂ sanguin diminue le pH ; les senseurs du bulbe rachidien et des vaisseaux détectent cette acidification et augmentent l’amplitude et la fréquence respiratoires jusqu’à l’élimination de l’excès de CO₂ et au retour du pH à la normale.
Dans les capillaires alvéolaires, le CO₂ diffuse du sang vers l’air et l’O₂ diffuse de l’air alvéolaire vers le sang ; le sang oxygéné rejoint ensuite le cœur par les veines pulmonaires.
Dans les capillaires tissulaires, l’O₂ diffuse du sang vers les tissus et le CO₂ des tissus vers le sang, sous l’effet des gradients liés à la respiration cellulaire.
Les pigments respiratoires sont des protéines sanguines spécialisées qui interagissent avec l’O₂ et le CO₂ et augmentent la quantité d’oxygène transportable dans le sang.
L’hémoglobine des vertébrés comporte quatre sous-unités polypeptidiques, chacune associée à un groupement hème contenant un atome de fer qui peut lier une molécule d’O₂.
Le CO₂ est transporté dans le sang à environ 7 % dissous dans le plasma, 23 % lié à l’extrémité amine des chaînes d’hémoglobine et 70 % sous forme d’ions bicarbonate.
Compléments
Cage thoracique dilatée → pression pulmonaire réduite → inspiration.
★ À maîtriser
Lors de la filtration, la pression hydrostatique pousse l’eau et les petits solutés à travers une membrane épithéliale sélectivement perméable, tandis que les cellules, les protéines et les autres grandes molécules restent dans le liquide corporel.
La formation et l’élimination de l’urine comprennent la filtration du liquide corporel en un filtrat, la réabsorption sélective de molécules utiles et d’eau vers les liquides corporels, la sécrétion sélective de toxines et d’ions en excès dans le filtrat, puis l’excrétion du filtrat devenu urine.
Chez l’humain, chaque rein mesure environ 10 cm et l’urine rejoint la vessie par un uretère; elle est évacuée de la vessie par l’urètre, dont l’ouverture se situe près du vagin chez la femme et à travers le pénis chez l’homme.
Chez l’humain, chaque rein contient environ 1 million de néphrons, dont 85 % sont corticaux et 15 % juxtamédullaires.
📌 Les néphrons corticaux ne possèdent qu’une courte partie dans la médullaire, tandis que les néphrons juxtamédullaires y pénètrent profondément et sont essentiels à la production d’une urine hyperosmotique par rapport aux liquides corporels.
Le tubule du néphron comprend le tubule contourné proximal, l’anse de Henlé à segments descendant et ascendant, puis le tubule contourné distal; un tube collecteur reçoit le filtrat modifié de plusieurs néphrons et le conduit vers le bassinet.
Le filtrat glomérulaire contient notamment des sels, du glucose, des acides aminés, des vitamines, de l’urée et d’autres petites molécules, mais pas de cellules sanguines ni de protéines plasmatiques de grande taille.
Dans le tubule proximal, le NaCl quitte le filtrat vers le liquide interstitiel, l’eau le suit par osmose, puis le sel et l’eau diffusent vers les capillaires péritubulaires; le glucose, les acides aminés, le K+ et d’autres substances essentielles sont également réabsorbés.
📌 Dans le segment descendant de l’anse de Henlé, l’eau sort par osmose tandis que la perméabilité aux sels et aux autres petits solutés est très faible; dans le segment ascendant, l’eau ne traverse pas et le NaCl quitte le filtrat par diffusion puis par transport actif.
📌 Pour produire une urine concentrée, le tube collecteur laisse l’eau être réabsorbée grâce aux aquaporines et devient perméable à l’urée dans la médullaire; pour produire une urine diluée, les sels sont réabsorbés sans que l’eau les suive par osmose.
Compléments
La dégradation des molécules contenant de l’azote, notamment les protéines et les acides nucléiques, libère de l’ammoniac, un déchet très toxique.
L’appareil excréteur contribue à l’homéostasie en gérant les déchets métaboliques et en régulant la composition des liquides corporels.
Filtration → réabsorption → sécrétion → excrétion
★ À maîtriser
🔄 La réponse à une hausse de l’osmolarité sanguine suit ces étapes :
Quand la pression et le volume sanguins diminuent, l’appareil juxtaglomérulaire libère la rénine, qui transforme l’angiotensinogène en angiotensine I; l’ACE, particulièrement présente dans l’endothélium vasculaire des poumons, produit ensuite l’angiotensine II active.
L’angiotensine II constricte les artérioles et stimule la libération d’aldostérone par les glandes surrénales; l’aldostérone augmente la réabsorption de Na+ et d’eau dans les tubules distaux et les tubes collecteurs, ce qui élève le volume et la pression sanguins.
📌 L’ADH répond à une hausse de l’osmolarité sanguine, tandis que le SRAA répond à une baisse de pression ou de volume sanguins et favorise la réabsorption de Na+ et d’eau.
Les organes génitaux externes féminins comprennent : le clitoris, sensible à la stimulation sexuelle, les grandes lèvres, qui entourent le clitoris et les orifices vaginal et urétral, les petites lèvres, qui entourent le clitoris et les orifices vaginal et urétral
Les ovaires, situés de part et d’autre de l’utérus dans la cavité pelvienne, produisent les ovocytes et les hormones sexuelles.
Lors d’un cycle menstruel typique de quatre semaines, un follicule achève sa maturation et expulse un ovule lors de l’ovulation.
📌 Les trompes de Fallope sont le lieu de la fécondation, tandis que l’utérus est le lieu de la nidation et du développement embryonnaire.
Compléments
Quand l’osmolarité sanguine diminue, notamment après ingestion d’une grande quantité d’eau, la sécrétion d’ADH et la perméabilité des tubes collecteurs diminuent, ce qui réduit la réabsorption d’eau et produit un grand volume d’urine diluée.
Une production d’ADH bloquée ou un récepteur à l’ADH inactif empêche la réabsorption d’eau dans les tubes collecteurs et peut provoquer un diabète insipide, caractérisé par un grand volume d’urine très diluée, une déshydratation sévère et un déséquilibre salin.
Les inhibiteurs de l’ACE empêchent la production d’angiotensine II et sont utilisés pour traiter l’hypertension en contribuant à ramener la pression sanguine vers des valeurs normales.
L’ANP, libéré par les parois des oreillettes lorsque la pression et le volume sanguins augmentent, inhibe la rénine, la réabsorption de NaCl dans les tubes collecteurs et la libération d’aldostérone, diminuant ainsi le volume et la pression sanguins.
À la naissance, les deux ovaires contiennent environ 1 à 2 millions de follicules, mais environ 500 seulement produisent des ovules matures entre la puberté et la ménopause.
Avant l’ovulation, les cellules folliculaires produisent de l’œstrogène ; après l’ovulation, le follicule résiduel devient un corps jaune qui sécrète de l’œstradiol et de la progestérone.
Les organes génitaux externes masculins sont le scrotum et le pénis ; les organes internes comprennent les testicules, les glandes annexes et les conduits qui transportent le sperme et les sécrétions glandulaires.
Les testicules produisent les spermatozoïdes dans les tubes séminifères, tandis que les cellules de Leydig produisent la testostérone et d’autres hormones androgènes.
Après leur production, les spermatozoïdes traversent l’épididyme, le canal déférent, le canal éjaculateur puis l’urètre.
Les glandes annexes sont :
📌 La spermatogenèse est la formation continue et très productive de spermatozoïdes mûrs chez l’homme adulte, tandis que l’ovogenèse forme les ovules sur une longue période et est interrompue par de longues latences.
📌 Lors de la spermatogenèse, les quatre cellules issues de la méiose deviennent des gamètes mûrs, tandis que l’ovogenèse produit un seul ovule fonctionnel et trois globules polaires qui dégénèrent, en raison de cytodiérèses inégales.
📌 La méiose II de l’ovocyte secondaire ne s’achève que si un spermatozoïde le pénètre ; la fécondation correspond à la fusion des noyaux haploïdes du spermatozoïde et de l’ovocyte secondaire.
L’hypothalamus sécrète la GnRH, qui stimule l’hypophyse antérieure à libérer les gonadotrophines FSH et LH ; celles-ci agissent sur les gonades et régulent la production des gamètes et des hormones sexuelles.
Le cycle menstruel, ou utérin, dure en moyenne 28 jours, mais peut varier de 20 à 40 jours ; l’activité hormonale synchronise le cycle ovarien et la formation de l’endomètre.
Pendant la phase folliculaire, la FSH stimule la croissance folliculaire et l’œstradiol augmente ; sa faible concentration inhibe FSH et LH, tandis que son augmentation stimule la libération de GnRH et une poussée de gonadotrophines, notamment de LH, qui précède l’ovulation d’environ un jour.
Après l’ovulation, la LH transforme le follicule en corps jaune, qui sécrète progestérone et œstradiol ; ces hormones inhibent FSH et LH, puis la dégénérescence du corps jaune fait chuter leur sécrétion et permet à la FSH de stimuler un nouveau follicule.
📌 Chez l’homme, la FSH stimule les cellules de Sertoli qui nourrissent les spermatozoïdes en développement, tandis que la LH stimule les cellules de Leydig, qui sécrètent la testostérone favorisant la spermatogenèse.
Chez l’homme, la sécrétion de testostérone et la spermatogenèse se poursuivent continuellement à partir de la puberté.
La testostérone exerce un rétrocontrôle négatif sur l’hypothalamus et l’hypophyse antérieure, réduisant les taux sanguins de GnRH, de FSH et de LH.
★ À maîtriser
Le cycle de la réponse sexuelle comprend quatre phases :
Chez l’homme, l’orgasme comprend l’émission, qui entraîne le sperme dans l’urètre par contraction des glandes et des conduits reproducteurs, puis l’éjaculation, qui expulse le sperme par contraction de l’urètre.
Chez l’homme, une période réfractaire de quelques minutes à plusieurs heures suit l’orgasme et empêche temporairement l’érection et l’orgasme, tandis que les femmes n’ont pas cette période et peuvent avoir plusieurs orgasmes rapprochés.
La fécondation a lieu dans l’oviducte lorsque le spermatozoïde fusionne avec l’ovule, puis le zygote commence sa segmentation environ 24 heures plus tard.
La grossesse humaine dure environ 266 jours (38 semaines) à partir de la fécondation, ou 40 semaines à partir du début du dernier cycle menstruel.
L’organogenèse se déroule principalement pendant le premier trimestre, période où l’embryon est particulièrement vulnérable aux facteurs physiques ou chimiques susceptibles de provoquer des malformations congénitales.
Pendant le travail, les contractions utérines stimulent la sécrétion d’ocytocine, qui stimule à son tour la poursuite des contractions dans un cycle de rétrocontrôle positif.
Le travail comprend trois étapes :
📌 La prolactine stimule la production de lait par les glandes mammaires, tandis que l’ocytocine déclenche sa libération.
📌 L’avortement spontané, ou fausse couche, survient sans intervention délibérée et concerne environ un tiers des grossesses, tandis que l’avortement provoqué est délibéré.
L’amniocentèse et la biopsie des villosités chorioniques prélèvent à l’aiguille des cellules fœtales dans le liquide ou le tissu entourant l’embryon afin de permettre une analyse génétique.
La fécondation in vitro consiste à stimuler hormonalement les ovaires, prélever chirurgicalement des ovules, les féconder en culture puis implanter l’embryon précoce dans l’utérus.
Compléments
Excitation → plateau → orgasme → résolution
| Jonction | Structure ou liaison | Rôle |
|---|---|---|
| Jonction serrée | Attache fortement les cellules | Empêche la fuite du fluide extracellulaire |
| Desmosome | Interaction avec les filaments intermédiaires | Relie solidement les cellules |
| Jonction communicante | Pore entre cellules adjacentes | Permet le passage de petites molécules et d’ions |
| Type | Direction des solutés | Source d’énergie |
|---|---|---|
| Uniport | Un seul soluté transporté | Non précisée |
| Symport | Deux solutés dans la même direction | Gradient électrochimique d’un soluté |
| Antiport | Deux solutés en directions opposées | Gradient électrochimique d’un soluté |
| Pompe Na⁺/K⁺ | 3 Na⁺ sortent, 2 K⁺ entrent | Hydrolyse de l’ATP |
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