Fiche de révision : Biologie médicale et cellulaire

📋 Plan du Cours

1. Organisation du corps humain
2. Structure et stabilité des atomes
3. Molécules et liaisons chimiques
4. Éléments minéraux et eau
5. Grandes molécules organiques
6. Organisation et fonctions cellulaires
7. Membranes, noyau et organites
8. Cytosol et organites cellulaires
9. Réticulum endoplasmique et traduction
10. Golgi, mitochondries et énergie
11. Cycle cellulaire et divisions
12. Conception et développement prénatal
13. Physiologie et prévention de la grossesse
14. Travail et accouchement
15. Délivrance et gestes obstétricaux
16. Solutions et osmolarité
17. pH et équilibre acido-basique
18. Sang et éléments figurés

📖 1. Organisation du corps humain

🔑 Notions clés & Définitions

• Biologie : Science qui étudie la matière vivante et les êtres vivants.
• Cellule : Unité structurale et fonctionnelle de base d’un organisme.

★ À maîtriser

• 🔄 L’organisation du corps humain suit les niveaux:
  1. chimique
  2. cellulaire
  3. tissulaire
  4. organique
  5. systémique
  6. organisme entier

Compléments

• Le système digestif associe plusieurs organes pour dégrader et absorber les aliments.

💡 Astuce mémo

Atome → molécule → cellule → tissu → organe → système → organisme

📖 2. Structure et stabilité des atomes

🔑 Notions clés & Définitions

• Atome : Particule constituée d’un noyau contenant des protons et des neutrons, entouré d’électrons de masse négligeable.
• Isotopes : Atomes qui possèdent le même nombre de protons mais un nombre différent de neutrons.

★ À maîtriser

📌 Un atome électriquement neutre possède autant de protons que d’électrons.

📐 Formule — Le nombre de neutrons est donné par $N = A - Z$.

Compléments

📌 Une couche électronique peut contenir au maximum 2n² électrons et ne se remplit que lorsque la couche précédente est saturée.

💡 Astuce mémo

Même protons, neutrons différents : isotopes ; électrons gagnés ou perdus : ions

📖 3. Molécules et liaisons chimiques

🔑 Notions clés & Définitions

• Liaison covalente : Liaison formée lorsque deux atomes partagent des électrons de leur couche externe pour créer un doublet liant.
• Molécule : Association covalente de plusieurs atomes.
• Ion : Atome qui a gagné ou perdu un ou plusieurs électrons.

★ À maîtriser

📌 Une liaison covalente est apolaire lorsque les électronégativités sont identiques et polaire lorsqu’elles sont différentes.

Compléments

📌 Une formule développée représente tous les atomes et toutes les liaisons, une formule semi-développée omet les liaisons impliquant l’hydrogène, et une formule brute ne représente aucune liaison.

• Les interactions faibles comprennent:
  • les liaisons hydrogène
  • les interactions hydrophobes
  • les interactions ioniques
  • les forces de Van der Waals

💡 Astuce mémo

Polaire = hydrophile ; apolaire = hydrophobe

📖 4. Éléments minéraux et eau

🔑 Notions clés & Définitions

• Macroéléments : Atomes présents en quantité supérieure à 5 g et dont les besoins journaliers dépassent 50 mg.
• Eau : Principal constituant du corps humain et représente en moyenne 60 % de la masse d’un adulte, soit environ 42 L pour une personne de 70 kg.

★ À maîtriser

• Les atomes d’oxygène, de carbone, d’hydrogène et d’azote représentent ensemble 96 % de la masse corporelle.

• Les principaux macroéléments minéraux sont:

  • le calcium
  • le phosphore
  • le potassium
  • le soufre
  • le sodium
  • le chlore
  • le magnésium

• L’hypovolémie diminue le volume sanguin circulant, ce qui diminue la pression artérielle et peut provoquer un choc hypovolémique.

Compléments

📌 Une diminution de la natrémie indique une hyperhydratation intracellulaire, tandis qu’une augmentation indique une déshydratation intracellulaire.

💡 Astuce mémo

Perte d’eau → baisse du volume circulant → hypotension → choc hypovolémique

📖 5. Grandes molécules organiques

🔑 Notions clés & Définitions

• Protéine : Chaîne de plus de 50 acides aminés reliés par des liaisons peptidiques.

★ À maîtriser

• La formule brute générale des glucides est $(CH_2O)_n$.

• Les quatre oses importants sont:

  • le glucose
  • le fructose
  • le galactose
  • le ribose

📌 L’amidon est la forme de stockage du glucose chez les plantes, tandis que le glycogène est la forme de stockage chez les animaux et l’être humain.

• Les neuf acides aminés indispensables ne sont pas synthétisés par l’organisme.

📌 Les lipides sont insolubles dans l’eau mais solubles dans les solvants organiques, ce qui leur confère un caractère hydrophobe.

• Les triglycérides associent trois acides gras à une molécule de glycérol et constituent une forme de stockage des acides gras.

📌 L’ADN est formé de deux brins complémentaires, tandis que l’ARN est formé d’un seul brin.

• L’ADN humain comprend 23 paires de chromosomes, soit 46 chromosomes.

Compléments

📌 La cellulose constitue des fibres alimentaires et n’est pas hydrolysée par les amylases, contrairement à l’amidon.

• Les protéines peuvent assurer des fonctions:

  • structurales
  • immunitaires
  • enzymatiques
  • communicatives
  • motrices
  • régulatrices
  • de transport

• Les vitamines hydrosolubles sont B1, B2, B3, B5, B6, B9, B12 et C, tandis que les vitamines liposolubles sont A, D, E et K.

💡 Astuce mémo

Amidon : réserve végétale ; glycogène : réserve animale ; cellulose : non digestible

📖 6. Organisation et fonctions cellulaires

🔑 Notions clés & Définitions

• Cellule procaryote : Une cellule procaryote possède une membrane plasmique doublée d’une paroi, ne contient pas d’organites membranaires et possède un génome sans membrane nucléaire.

★ À maîtriser

• Le dogme fondamental de la biologie cellulaire décrit un flux d’information de l’ADN vers l’ARN messager puis vers la protéine, par transcription puis traduction.

• L’ATP est la forme d’énergie utilisée par les cellules, et les mitochondries participent à sa production.

📌 Le catabolisme regroupe les réactions de dégradation, tandis que l’anabolisme regroupe les réactions de synthèse.

Compléments

• La coloration de Gram classe la plupart des bactéries en Gram positives, à paroi riche en peptidoglycane, et Gram négatives, à paroi moins riche en peptidoglycane.

💡 Astuce mémo

ADN → ARN → protéine : transcription puis traduction

📖 7. Membranes, noyau et organites

🔑 Notions clés & Définitions

• Mosaïque fluide : J.S. Singer et G.L. Nicholson, 1972 — Modèle de membrane dans lequel les lipides et les protéines peuvent se déplacer dans le plan de la bicouche.
• Osmose : Diffusion de l’eau d’un compartiment moins concentré vers un compartiment plus concentré à travers une membrane perméable à l’eau et imperméable aux solutés.
• Réticulum endoplasmique : Réseau membranaire en continuité avec l’enveloppe nucléaire, comprenant un réticulum endoplasmique rugueux avec ribosomes et un réticulum endoplasmique lisse sans ribosomes.

★ À maîtriser

• La membrane plasmique mesure 7 à 8 nm d’épaisseur et contient environ 49 % de lipides, 43 % de protéines et 8 % de glucides.

📌 La diffusion simple ne nécessite pas de protéine de transport et suit le gradient de concentration, tandis que le transport actif nécessite une protéine, de l’ATP et s’effectue contre le gradient.

• Le noyau contient:
  • la membrane nucléaire
  • la lamina nucléaire
  • les pores nucléaires
  • la chromatine
  • le nucléole

📌 L’euchromatine est peu condensée et correspond à des gènes actifs, tandis que l’hétérochromatine est très condensée et correspond à des gènes inactifs.

• 🔄 La transcription comprend:
  1. l’initiation
  2. l’élongation
  3. la terminaison
  4. la maturation

Compléments

📌 Lors de l’élongation, l’ARN polymérase lit le brin matrice dans le sens 3′ vers 5′ et synthétise l’ARN dans le sens 5′ vers 3′.

• La maturation de l’ARN pré-messager comprend l’ajout d’une coiffe en 5′, l’ajout d’une queue poly-A en 3′ et l’épissage des introns avec assemblage des exons.

• Le cytosquelette comprend:

  • les microfilaments d’actine
  • les filaments intermédiaires
  • les microtubules

💡 Astuce mémo

Transcription : initiation → élongation → terminaison → maturation

📖 8. Cytosol et organites cellulaires

🔑 Notions clés & Définitions

• Cytosol : Contient principalement de l’eau, des ions, des molécules glucidiques, protidiques, lipidiques et nucléiques, des organites et le cytosquelette.
• Cytosquelette : Réseau dynamique de fibres protéiques dont la polymérisation et la dépolymérisation assurent la forme cellulaire et le déplacement des organites.
• Métabolisme : Ensemble des réactions biochimiques cellulaires de synthèse et de dégradation, comprenant l’anabolisme et le catabolisme.

★ À maîtriser

• Les microfilaments d’actine participent à la contraction musculaire, les filaments intermédiaires aux jonctions cellulaires et les microtubules à la division cellulaire et à la mobilité, notamment celle du flagelle des spermatozoïdes.

Compléments

• Les peroxysomes ne contiennent ni ADN ni ribosomes, mais ils peuvent se diviser et contiennent des oxydases produisant du peroxyde d’hydrogène, ensuite utilisé pour oxyder des substrats ou éliminé par les catalases.

💡 Astuce mémo

Microfilaments = contraction, filaments intermédiaires = jonctions, microtubules = division et mobilité

📖 9. Réticulum endoplasmique et traduction

🔑 Notions clés & Définitions

• Ribosome : Constitué d’ARN ribosomiques et de protéines ribosomiques, comprend une petite sous-unité 40S et une grande sous-unité 60S, et synthétise les protéines en décodant l’ARN messager.
• Traduction : La traduction est la synthèse d’une protéine à partir d’un ARN messager par les ribosomes, en trois étapes : initiation, élongation et terminaison, suivies d’une maturation.

📝 Points essentiels

📌 Le réticulum endoplasmique granuleux possède des ribosomes et assure la synthèse des protéines, tandis que le réticulum endoplasmique lisse n’en possède pas et assure notamment la synthèse des lipides, le stockage du calcium et l’élimination de produits exogènes.

• Le code génétique est universel et dégénéré ; le codon initiateur est AUG et les trois codons stop sont UAA, UAG et UGA.

• Lors de l’élongation, le ribosome lit l’ARN messager dans le sens 5’ vers 3’, un ARN de transfert complémentaire entre dans le site A, une liaison peptidique est formée, puis le ribosome avance d’un codon et la chaîne polypeptidique s’allonge.

💡 Astuce mémo

REG synthétise les protéines, REL synthétise les lipides

📖 10. Golgi, mitochondries et énergie

🔑 Notions clés & Définitions

• Appareil de Golgi : Empilement de saccules appelé dictyosome, situé entre le réticulum endoplasmique granuleux et la membrane plasmique, où passent les protéines synthétisées dans le REG.

• Mitochondrie : Possède une membrane externe, une membrane interne formant des crêtes mitochondriales, un espace intermembranaire et une matrice centrale.
• ATP : Molécule énergétique utilisée par les cellules pour la réplication de l’ADN, la division, la transcription, la traduction et les mouvements cellulaires.

📝 Points essentiels

• L’appareil de Golgi reçoit les protéines du REG par des vésicules, les modifie, les trie, les emballe et les adresse vers leur destination finale.

📐 Formule — L’hydrolyse de l’ATP s’écrit $ATP + H_2O \rightarrow ADP + P_i + énergie$ et libère environ 30 kJ.

💡 Astuce mémo

REG → Golgi → membrane ou lysosome

📖 11. Cycle cellulaire et divisions

🔑 Notions clés & Définitions

• Cycle cellulaire : Ensemble des étapes de la vie d’une cellule, comprenant une phase de croissance et de duplication du matériel génétique, puis une phase de division donnant deux cellules filles identiques.

★ À maîtriser

• La réplication de l’ADN est semi-conservative : chaque molécule fille possède un brin ancien et un brin nouvellement synthétisé après initiation, élongation et terminaison.

📌 En mitose, la prophase condense la chromatine, la métaphase aligne les chromosomes sur la plaque équatoriale, l’anaphase sépare les chromatides sœurs et la télophase reforme l’enveloppe nucléaire avant la cytodiérèse.

• La méiose produit quatre cellules filles haploïdes possédant 23 chromosomes à une chromatide et génétiquement différentes.

Compléments

• L’interphase des cellules somatiques comprend G1, S et G2 ; G1 dure 12 heures, S dure 8 heures et G2 dure 3 heures.

💡 Astuce mémo

Mitose = 2 cellules identiques, méiose = 4 cellules haploïdes différentes

📖 12. Conception et développement prénatal

🔑 Notions clés & Définitions

• Fécondation : Rencontre d’un ovule et d’un spermatozoïde dans une trompe, suivie de la fusion de leurs patrimoines génétiques pour former une cellule-œuf à 46 chromosomes.
• Placenta : Organe constitué de cellules maternelles et fœtales qui permet les échanges entre les deux circulations sans qu’elles se mélangent et produit des hormones nécessaires au maintien de la grossesse.

📝 Points essentiels

• La segmentation comprend des mitoses rapides donnant successivement 2, 4 puis 8 cellules, un stade morula de 16 à 32 cellules, un stade blastocyste aux jours 5 à 6 et une nidation aux jours 6 à 7.

📌 La période embryonnaire, jusqu’à la fin du deuxième mois, est dominée par la multiplication et la différenciation cellulaires, tandis que la période fœtale, du troisième au neuvième mois, correspond surtout à la croissance et à la maturation des organes.

💡 Astuce mémo

Fécondation → segmentation → blastocyste → nidation

📖 13. Physiologie et prévention de la grossesse

★ À maîtriser

• Le cordon ombilical contient deux artères et une veine, est long d’environ 80 cm à terme et apporte au fœtus le sang oxygéné par la veine ombilicale.

• La circulation fœtale comporte trois shunts.:

  • Canal artériel
  • Canal veineux
  • Foramen ovale

📌 Pendant la grossesse, l’alcool est à proscrire car il peut provoquer des malformations dès le début de la grossesse et une consommation régulière et excessive peut entraîner un syndrome d’alcoolisation fœtale.

• La toxoplasmose est transmise par le parasite Toxoplasma gondii et peut provoquer des atteintes fœtales neurologiques et rétiniennes en cas de séroconversion chez une femme enceinte.

Compléments

• À terme, le liquide amniotique représente environ 500 à 1000 ml et participe notamment au développement pulmonaire du fœtus.

• La listériose est due à Listeria monocytogenes, bactérie résistante au froid et sensible à la chaleur, transmise par des aliments contaminés et susceptible de provoquer des avortements spontanés ou des accouchements prématurés.

💡 Astuce mémo

Placenta → échanges materno-fœtaux et maintien endocrinien de la grossesse

📖 14. Travail et accouchement

🔑 Notions clés & Définitions

• Délivrance : Décollement et expulsion du placenta hors des voies génitales dans les 30 minutes suivant l’expulsion du fœtus.

📝 Points essentiels

📌 Un accouchement à terme survient entre 37 et 41 semaines d’aménorrhée, un accouchement prématuré avant 37 semaines et un terme dépassé après 41 semaines.

• 🔄 L’accouchement se déroule en trois phases.:

  1. Travail
  2. Expulsion
  3. Délivrance

• Le rythme cardiaque fœtal normal pendant le travail est compris entre 120 et 160 battements par minute.

• L’hémorragie de la délivrance correspond à des pertes sanguines supérieures ou égales à 500 ml lors d’un accouchement normal.

📌 La césarienne est une intervention chirurgicale qui extrait le fœtus par une ouverture de l’abdomen et de l’utérus lorsque l’accouchement par voie naturelle représente un danger pour la mère ou le fœtus.

💡 Astuce mémo

Travail → expulsion → délivrance

📖 15. Délivrance et gestes obstétricaux

🔑 Notions clés & Définitions

• Césarienne : Intervention chirurgicale visant à extraire le fœtus par une ouverture de la paroi abdominale et de l’utérus.

★ À maîtriser

• 🔄 La délivrance comprend successivement:
  1. le décollement du placenta
  2. la migration du placenta
  3. l’expulsion du placenta
  4. l’hémostase

📌 La délivrance artificielle décolle le placenta par introduction de la main dans la cavité utérine, tandis que la révision utérine vérifie la vacuité de l’utérus par introduction de la main.

📌 L’extraction instrumentale aide l’expulsion à l’aide de forceps, de spatules ou, très rarement, d’une ventouse, notamment en cas de souffrance fœtale ou de mauvaise progression de la présentation.

Compléments

📌 Après l’accouchement, la rétraction utérine et les saignements sont surveillés pendant les deux heures suivantes.

💡 Astuce mémo

Décollement → migration → expulsion → hémostase

📖 16. Solutions et osmolarité

🔑 Notions clés & Définitions

• Solution : Mélange homogène d’au moins deux substances comprenant un solvant et un soluté.
• Osmolarité : Nombre de moles de particules osmotiquement actives présentes dans un litre de solution et déterminant la pression osmotique.

📝 Points essentiels

📌 La solubilité dépend notamment de la température, du pH et des substances additives, et l’eau ne dissout pas les corps gras hydrophobes.

📐 Formule — La concentration massique volumique est la masse de soluté en grammes rapportée au volume de solution en litres : $C = \frac{m}{V}$, en g/L.

📐 Formule — La concentration molaire volumique est la quantité de soluté en moles rapportée au volume de solution en litres : $C = \frac{n}{V}$, en mole/L.

📐 Formule — L’osmolarité plasmatique se calcule ainsi : $Osm_{Plasma} = (Na + K) \times 2 + urée + glycémie$.

📌 Une solution isotonique a une osmolarité de 280 à 310 mOsm/L, une solution hypertonique dépasse 350 mOsm/L et une solution hypotonique est inférieure à 280 mOsm/L.

💡 Astuce mémo

Hypertonique assèche les hématies, hypotonique les fait éclater

📖 17. pH et équilibre acido-basique

🔑 Notions clés & Définitions

• pH : Potentiel hydrogène qui permet de déterminer si un milieu est acide, neutre ou basique sur une échelle de 0 à 14.
• Acide : Espèce chimique, molécule ou ion, susceptible de céder un proton H⁺.
• Base : Espèce chimique, molécule ou ion, susceptible de fixer un proton H⁺.

📝 Points essentiels

• Le pH artériel normal est d’environ 7,4, entre 7,35 et 7,45, tandis qu’une valeur inférieure à 6,9 ou supérieure à 7,9 est incompatible avec la survie.

• 🔄 La régulation du pH repose successivement sur:

  1. les tampons
  2. la régulation pulmonaire
  3. la régulation rénale

💡 Astuce mémo

Tampons → poumons → reins : régulation de plus en plus retardée

📖 18. Sang et éléments figurés

🔑 Notions clés & Définitions

• Sang : Tissu conjonctif liquide composé de plasma et d’éléments figurés, circulant dans les vaisseaux et propulsé par le cœur.
• Érythrocytes : Les érythrocytes sont des cellules anucléées en disque biconcave, produites sous l’action de l’érythropoïétine rénale, et leur durée de vie est de 120 jours.
• Hémogramme : Examen qui étudie quantitativement et qualitativement les éléments figurés du sang.
• Vieillissement biologique : Avancée en âge naturelle de l’organisme, caractérisée par une diminution progressive, lente et irréversible des réserves et capacités fonctionnelles sans maladie associée.

★ À maîtriser

• Les trois grandes fonctions du sang sont:

  • le transport
  • la régulation
  • la protection

• Le plasma contient:

  • 91,5 % d’eau
  • des ions
  • des déchets cellulaires
  • des gaz dissous
  • des protéines plasmatiques
  • des nutriments
  • des substances régulatrices
  • des vitamines

• Lorsqu’un vaisseau est lésé, les plaquettes s’agglutinent pour former un clou plaquettaire, ensuite renforcé par un caillot de fibrine.

• Les lymphocytes T participent à l’immunité cellulaire en attaquant les cellules infectées, cancéreuses ou greffées, tandis que les lymphocytes B donnent des plasmocytes producteurs d’anticorps et assurent l’immunité humorale.

• La vieillesse est l’étape ultime du cycle vital, tandis que le vieillissement est un processus continu, dynamique et irréversible qui débute dès la naissance ou la maturité.

• La sénescence est le vieillissement physiologique naturel sans pathologie, tandis que la sénilité correspond à une dégradation progressive et pathologique des capacités physiques et mentales.

• Selon l’OMS, une personne âgée a 65 ans ou plus, tandis qu’en santé publique le seuil d’entrée dans la fragilité gériatrique est fixé à 75 ans.

📌 Le vieillissement pathologique correspond à la survenue de maladies aiguës, dégénératives ou chroniques sur un terrain fragilisé, entraînant une rupture de l’équilibre fonctionnel et une dépendance physique.

• Les missions prioritaires auprès des personnes âgées sont: le maintien de l’autonomie, la prévention et la promotion de la santé, les soins techniques et le suivi thérapeutique, la relation d’aide et l’écoute active, la coordination et le travail pluriprofessionnel, le respect de la dignité

Compléments

• Chez l’adulte, le nombre de leucocytes de référence est de 4 à 10 G/L, tandis que le nombre de thrombocytes est de 150 à 400 G/L.

• Le vieillissement biologique diminue la densité osseuse, la force musculaire, la capacité respiratoire, l’efficacité du filtre rénal et la production d’anticorps.

• Simone de Beauvoir écrit dans La vieillesse, publié en 1970, qu’il faut reconnaître en la personne âgée une part de notre propre condition humaine.

💡 Astuce mémo

TPP : transport, protection, régulation

📊 Tableaux de synthèse

Comparaison des transports membranaires

Comparaison des divisions cellulaires