QCM : Biologie et physiologie animale (44 questions)

Explication

La théorie cellulaire établit que tout organisme comprend au moins une cellule et que toute cellule provient d’une autre cellule. La génération spontanée correspond, au contraire, à une apparition sans cellule préexistante ; l’apparition à partir de matière inerte n’est donc pas une affirmation de la théorie cellulaire.

Explication

La cellule est un espace clos délimité par une membrane plasmique, contenant des protéines fonctionnelles et une information génétique. Ces éléments permettent de la distinguer d’un simple compartiment dépourvu de fonctions biologiques et d’information génétique.

Explication

Le métabolisme désigne la capacité d’une cellule à produire sa matière et son énergie grâce à des réactions biochimiques. Les échanges avec l’environnement relèvent de l’interaction, et non de la définition du métabolisme.

Explication

Les virus sont des entités non cellulaires capables d’interaction, de reproduction et d’évolution. Ils manquent toutefois de métabolisme et d’homéostasie, ce qui explique leur dépendance à une cellule hôte.

Explication

La nomenclature binomiale combine le genre et l’épithète spécifique. Le concept biologique d’espèce concerne des organismes capables de se reproduire entre eux et d’avoir une descendance interfertile, tandis que le concept écologique repose sur la niche écologique. Le concept morphologique utilise des caractéristiques anatomiques, et le nom binomial n’associe pas une famille au genre.

Explication

La description des structures appelées cellules par Robert Hooke remonte au XVIIe siècle et figure dans Micrographia. La nomenclature binomiale et les concepts d’espèce ne sont pas datés dans les éléments fournis, tandis que l’estimation du nombre d’espèces actuelles n’est pas attribuée au XVIIe siècle.

Explication

La sélection naturelle favorise l’augmentation des caractéristiques avantageuses au sein d’une population. Elle agit sur une diversité issue notamment des mutations, modifie les populations au fil des générations et se distingue de la dérive génétique, qui transmet des caractéristiques aléatoirement. Elle peut ainsi contribuer à l’évolution progressive des lignées.

Explication

Les mutations créent aléatoirement de nouvelles caractéristiques, tandis que la reproduction produit une descendance avec modification. La sélection naturelle favorise les caractéristiques avantageuses, alors que la transmission aléatoire des caractéristiques relève de la dérive génétique. La cladogénèse divise une population en deux lignées évoluant vers deux espèces.

Explication

La classification traditionnelle utilise des critères observables parfois arbitraires. La classification phylogénétique s’appuie sur des caractères dérivés hérités d’un ancêtre commun, et un groupe monophylétique comprend cet ancêtre ainsi que tous ses descendants. Le langage génétique commun et l’organisation cellulaire indiquent un ancêtre commun appelé LUCA. L’utilité pour l’être humain ne constitue pas le fondement de la classification phylogénétique.

Explication

Un groupe monophylétique réunit un ancêtre commun et l’ensemble des organismes ayant hérité d’une synapomorphie. La classification phylogénétique utilise des caractères dérivés hérités, alors que la classification traditionnelle peut employer des critères observables arbitraires. L’organisation cellulaire et le langage génétique communs soutiennent l’existence de LUCA. Le langage finaliste doit être évité : on décrit plutôt que les oiseaux volent grâce à leurs ailes.

Explication

Un cycle de vie court permet d’observer rapidement plusieurs générations, tandis qu’un entretien facile réduit les contraintes expérimentales. La connaissance du fonctionnement et la caractérisation du génome facilitent l’analyse des résultats. Enfin, l’intérêt d’un organisme modèle repose sur la transposition de ses résultats à des organismes plus complexes ou difficiles à étudier.

Explication

Un organisme modèle est facile à étudier en profondeur, et ses résultats peuvent être transposés à des organismes plus complexes ou difficiles à étudier. Il possède généralement un cycle de vie court, un entretien facile, un fonctionnement bien connu et un génome de petite taille ou bien caractérisé ; les autres descriptions présentent des critères inversés ou des conditions d’étude inadaptées.

Explication

Les métazoaires sont des organismes pluricellulaires formant des tissus à partir de cellules spécialisées, avec une matrice extracellulaire contenant du collagène. Ils sont hétérotrophes et leur méiose produit des gamètes haploïdes. Ils ne sont donc ni unicellulaires ni dépourvus de matrice extracellulaire collagénique.

Explication

Les bilatériens possèdent une symétrie bilatérale, une cavité digestive tubulaire ainsi qu’une organisation des organes en systèmes. Leur cavité digestive comporte une bouche et un anus, et non une seule ouverture. La céphalisation et l’organisation en systèmes ne caractérisent pas principalement les spongiaires, tandis que la méiose produit des gamètes haploïdes.

Explication

Le tissu épithélial assure notamment la protection et les échanges. Le tissu conjonctif fournit cohésion et soutien grâce à sa matrice extracellulaire, tandis que la transmission de l’information relève du tissu nerveux. Les cellules gliales soutiennent le tissu nerveux et le tissu conjonctif n’assure pas la contraction des organes.

Explication

Le tissu épithélial repose bien sur une lame basale et peut assurer des échanges. Le tissu conjonctif possède une matrice extracellulaire abondante, le tissu nerveux comprend des neurones et des cellules gliales, et le muscle lisse ne possède pas de sarcomères. La contraction musculaire nécessite une entrée de calcium et de l’ATP.

Explication

Le protocole histologique commence par le prélèvement, puis la fixation et l’inclusion dans un bloc solide. La coupe ultrafine précède une éventuelle coloration ; la coloration n’est donc pas réalisée avant l’inclusion ni avant la coupe.

Explication

Le protocole débute par le prélèvement de l’organe, suivi de sa fixation puis de son inclusion dans un bloc solide. Une coupe ultrafine est ensuite réalisée, et l’échantillon peut éventuellement être coloré après cette coupe. Ainsi, la coloration n’intervient pas avant la coupe et l’inclusion se fait dans un bloc solide.

Explication

Le microbiote intestinal contribue à la digestion de certaines substances et fournit des nutriments dont il favorise l’absorption. Le microbiote cutané occupe la niche des pathogènes et produit des substances antimicrobiennes. Chez le termite, ce sont des protozoaires intestinaux qui digèrent la cellulose et libèrent des acides gras volatils absorbables, et non le microbiote cutané ni des protéines musculaires.

Explication

Un microbiote est un ensemble de microorganismes symbiotiques vivant sur ou dans un organisme hôte, notamment sur la peau, dans le tractus digestif et dans les voies génitales. Chez certains animaux comme le termite, des protozoaires intestinaux digèrent la cellulose du bois et libèrent des acides gras volatils absorbables, mais cette fonction n’est pas attribuée aux mammifères. Le microbiote cutané occupe la niche des pathogènes et produit des substances antimicrobiennes, plutôt que des substances digestives. Il ne correspond ni à des cellules animales formant les tissus de l’hôte, ni à des molécules antimicrobiennes produites par les cellules cutanées.

Explication

L’homéostasie est le processus qui maintient un paramètre interne, comme la température ou la glycémie, autour d’une valeur de référence. La production d’énergie relève du métabolisme, la transmission génétique de la reproduction cellulaire, la variation liée à l’environnement d’un animal tolérant et le déplacement de l’eau de l’osmose.

Explication

L’homéostasie maintient des paramètres comme la température, la glycémie ou l’osmolarité autour d’une valeur de référence. Le milieu intérieur comprend le compartiment intracellulaire, le liquide interstitiel, la lymphe endiguée et le plasma. Le liquide intracellulaire est riche en potassium. Un animal tolérant laisse varier son milieu intérieur avec l’environnement, contrairement à un animal régulateur. Le plasma appartient bien aux compartiments constitutifs du milieu intérieur.

Explication

Une surface d’échange constitue une frontière entre deux compartiments et régule leurs échanges, comme l’épithélium intestinal. L’efficacité augmente avec le rapport $\frac{S}{e}$, tandis que les aquaporines facilitent le passage de l’eau. Le transport passif suit le gradient sans énergie et ne déplace donc pas une particule contre celui-ci grâce à l’ATP.

Explication

L’osmose entraîne l’eau de la solution hypoosmotique vers la solution hyperosmotique. Le transport passif suit le gradient sans énergie, tandis que le transport actif utilise de l’ATP contre le gradient ; l’efficacité augmente avec $\frac{S}{e}$, et une surface d’échange permet des échanges régulés entre compartiments.

Explication

Environ deux millions d’espèces vivantes sont décrites, mais leur nombre pourrait être dix fois plus élevé. La nomenclature binomiale associe bien le genre et l’espèce, comme dans Homo sapiens ; l’estimation de vingt millions concerne une extrapolation du nombre potentiel, pas le nombre décrit.

Explication

Le concept biologique repose sur la reproduction entre organismes et sur une descendance elle-même interfertile. Le concept morphologique utilise des caractères anatomiques, tandis que le concept écologique s’appuie sur la niche écologique. La nomenclature binomiale associe un genre et une espèce ; elle ne classe pas les organismes selon leur habitat.

Explication

Les mutations introduisent aléatoirement de nouvelles caractéristiques, tandis que la reproduction produit une descendance avec modification. La dérive génétique transmet aléatoirement des caractéristiques et la cladogénèse divise une population en deux lignées. La sélection naturelle augmente les caractéristiques avantageuses dans une population, plutôt que de les transmettre aléatoirement.

Explication

Les mutations apparaissent aléatoirement et introduisent de nouvelles caractéristiques dans une population. La sélection naturelle augmente la fréquence des caractéristiques avantageuses, tandis que la dérive génétique transmet aléatoirement les caractéristiques, sans lien nécessaire avec leur avantage. L’anagénèse transforme progressivement une espèce en une autre, alors que la cladogénèse sépare une population en deux lignées pouvant évoluer vers deux espèces.

Explication

La classification phylogénétique regroupe les organismes à partir de caractères dérivés hérités d’un ancêtre commun, appelés synapomorphies. La classification traditionnelle privilégie des critères observables parfois arbitraires, tandis que le milieu de vie, la ressemblance globale ou les caractères apparus indépendamment ne permettent pas d’établir correctement la parenté évolutive.

Explication

La classification phylogénétique s’appuie sur des caractères dérivés hérités d’un ancêtre commun. Un groupe monophylétique comprend cet ancêtre et tous les organismes ayant hérité de l’innovation correspondante. Les ressemblances observables choisies arbitrairement relèvent de la classification traditionnelle, tandis que l’utilité ou la ressemblance générale ne définissent pas une classification phylogénétique.

Explication

Un organisme modèle est choisi parce qu’il permet d’étudier facilement des mécanismes biologiques généraux et de transposer certains résultats à des organismes plus complexes. Il présente généralement un entretien simple et un cycle de vie court, ainsi qu’un génome de petite taille ou bien caractérisé. Sa proximité avec l’être humain n’est pas le critère principal de sélection, et un génome volumineux ne caractérise pas généralement un organisme modèle.

Explication

Un organisme modèle facilite l’étude expérimentale et ses résultats peuvent être transposés à des organismes plus complexes ou difficiles à étudier. Il est généralement choisi pour son cycle de vie court, son entretien facile, son fonctionnement bien connu et son génome de petite taille ou bien caractérisé. Un cycle de vie long, un entretien complexe et un génome de grande taille ne correspondent donc pas aux caractéristiques généralement recherchées.

Explication

Les bilatériens présentent une symétrie bilatérale, une cavité digestive tubulaire munie d’une bouche et d’un anus, ainsi qu’une céphalisation. Les spongiaires ne possèdent pas d’organes regroupés en systèmes. La respiration et la circulation font bien partie des grandes fonctions animales.

Explication

La céphalisation regroupe les organes sensoriels vers l’extrémité antérieure. La symétrie bilatérale s’accompagne d’un axe antéro-postérieur, la cavité digestive possède une bouche et un anus, et les cellules animales spécialisées forment des tissus liés par une matrice extracellulaire. La méiose produit des gamètes haploïdes, et non diploïdes.

Explication

Le tissu épithélial repose sur une lame basale et participe notamment aux échanges. Le tissu conjonctif se caractérise par une matrice extracellulaire abondante, tandis que le tissu nerveux associe neurones et cellules gliales. Le muscle lisse ne possède pas de sarcomères, alors que la contraction musculaire requiert du calcium et de l’ATP.

Explication

Le tissu conjonctif assure la cohésion, le soutien structural et le soutien métabolique grâce à sa matrice extracellulaire abondante. La réception de l’information relève du tissu nerveux, la contraction du tissu musculaire et les échanges avec le milieu du tissu épithélial. Les sarcomères caractérisent le muscle squelettique, et non le tissu conjonctif.

Explication

La média artérielle contient du muscle lisse et des tissus élastiques, tandis que l’adventice comprend du tissu conjonctif lâche contenant des fibres. L’intima associe un endothélium et du tissu conjonctif lâche, et non du muscle lisse ou du muscle strié squelettique. La média n’est donc pas une couche endothéliale.

Explication

La fixation précède l’inclusion, et le microtome réalise des coupes ultrafines dans la paraffine. Le cryostat coupe à $-20\,°\mathrm{C}$ dans la gélatine, tandis que l’hématoxyline colore les composants acides en bleu violacé et que l’éosine colore le cytoplasme en rose ou rougeâtre. L’adventice artérielle contient surtout du tissu conjonctif lâche ; le muscle lisse et les tissus élastiques appartiennent à la média.

Explication

Le microbiote intestinal participe à la digestion, fournit de nouveaux nutriments et aide à leur absorption. Le microbiote cutané limite l’installation des pathogènes et produit des substances antimicrobiennes. La production de substances antimicrobiennes cutanées ne caractérise donc pas principalement le microbiote intestinal.

Explication

Le microbiote intestinal intervient dans la digestion, fournit de nouveaux nutriments et aide à leur absorption. Le microbiote cutané concurrence les pathogènes pour leur niche et produit des substances antimicrobiennes. Chez le termite, la digestion de la cellulose est assurée par des protozoaires intestinaux, et non par le microbiote cutané.

Explication

Le liquide intracellulaire est riche en potassium, magnésium, phosphates et protéines. Le plasma et la lymphe endiguée appartiennent au milieu extracellulaire, qui est notamment riche en sodium ; ils ne constituent donc pas le compartiment intracellulaire.

Explication

Un animal tolérant voit son milieu intérieur varier avec l’environnement, tandis qu’un animal régulateur le maintient dans une gamme de valeurs grâce à des mécanismes physiologiques. L’homéostasie concerne notamment la température, la glycémie et l’osmolarité. Le liquide intracellulaire est riche en potassium et pauvre en sodium et en chlorure ; la stabilisation malgré l’environnement caractérise au contraire l’animal régulateur.

Explication

L’osmose correspond au déplacement de l’eau vers la solution hyperosmotique, tandis que le transport passif suit le gradient sans utiliser d’énergie. Le déplacement des solutés n’est pas la définition de l’osmose, le transport actif utilise de l’ATP contre le gradient, et l’efficacité des échanges augmente lorsque $\frac{S}{e}$ augmente.

Explication

Une surface d’échange est une frontière entre deux compartiments qui régule leurs échanges, notamment grâce à une perméabilité sélective. L’épithélium intestinal et l’endothélium capillaire en sont des exemples. Le transport contre un gradient nécessite un apport énergétique : il ne se fait donc pas sans dépense d’énergie. L’efficacité des échanges augmente lorsque le rapport $\frac{S}{e}$ augmente.