Fiche de révision : Cycle cellulaire et génétique

📋 Plan du Cours

1. Composition et fonctions du sang
2. Cellules sanguines et hématopoïèse
3. Hémostase et coagulation
4. Organisation du système immunitaire
5. Bases de la régulation cellulaire
6. Division et mort cellulaires
7. Expression de l’information génétique
8. Homéostasie et équilibres hydriques
9. Équilibres acido-basiques et thermiques
10. Acides aminés, protéines et enzymes
11. Enzymes et protéines
12. Glucides et régulation énergétique
13. Bioénergétique et ATP
14. Lipides et transport sanguin
15. Chimie du vivant et cellule
16. Cycle cellulaire et divisions
17. Mort cellulaire programmée ou accidentelle
18. ADN, chromosomes et génome

📖 1. Composition et fonctions du sang

🔑 Notions clés & Définitions

• Sang : Liquide vital qui circule continuellement dans l’appareil circulatoire et assure notamment le transport, la défense, la coagulation, la régulation thermique et l’équilibre acidobasique.
• Plasma : Partie liquide du sang dans laquelle circulent les globules rouges, les globules blancs et les plaquettes, et qui représente environ 55% du volume sanguin.
• Albumine : Protéine plasmatique la plus abondante qui contribue à maintenir l’eau dans les vaisseaux grâce à la pression oncotique, tout en transportant certaines substances.
• Fibrinogène : Protéine plasmatique transformée en fibrine lors de la coagulation, formant un réseau qui constitue le caillot.
• Plaquettes : Les plaquettes sont des fragments cellulaires anucléés de 2-5 um, riches en granules, dont la durée de vie est de 7 jours et qui participent à l’hémostase.

★ À maîtriser

• Le plasma contient principalement:
  • 90% d’eau
  • 6-8% de protéines
  • 1% d’électrolytes ou d’ions
  • des nutriments
  • des déchets
  • des hormones et des vitamines

📌 Le plasma est le liquide du sang contenant les facteurs de coagulation, tandis que le sérum est le liquide obtenu après coagulation et ne contient plus le fibrinogène consommé.

• 🔄 La phagocytose neutrophile se déroule selon plusieurs étapes:
  1. chimiotaxie
  2. adhérence
  3. englobement dans un phagosome
  4. formation d’un phagolysosome
  5. digestion enzymatique

Compléments

• Le volume sanguin total est d’environ 5 l chez l’adulte et 250 ml chez le nouveau-né.

💡 Astuce mémo

RBP : rouges, blancs, plaquettes

📖 2. Cellules sanguines et hématopoïèse

🔑 Notions clés & Définitions

• Hématopoïèse : Ensemble des mécanismes continus et régulés qui produisent les cellules sanguines matures dans la moelle osseuse.

📝 Points essentiels

• Les cellules souches hématopoïétiques possèdent trois propriétés:
  • l’autorénouvellement
  • la différenciation
  • la totipotence

📌 Le compartiment myéloïde donne notamment les globules rouges, les plaquettes, les granulocytes et les monocytes, tandis que le compartiment lymphoïde donne notamment les lymphocytes T et B.

• 🔄 L’érythropoïèse suit la séquence:

  1. proérythroblaste
  2. érythroblaste
  3. réticulocyte
  4. globule rouge mature

• Un érythrocyte mature est anucléé, a une forme biconcave de 7-8 de diamètre, vit environ 120 jours et transporte principalement l’oxygène grâce à l’hémoglobine.

• Une molécule d’hémoglobine peut fixer jusqu’à quatre molécules d’O2, car elle possède quatre chaînes de globine, chacune contenant un groupe hème avec un atome de fer Fe2+.

💡 Astuce mémo

Cellule souche → compartiment → cellule mature

📖 3. Hémostase et coagulation

🔑 Notions clés & Définitions

• Hémostase : Ensemble des phénomènes observés après une lésion vasculaire pour arrêter le saignement par la formation d’un caillot de fibrine.
• Fibrinolyse : La fibrinolyse est le processus d’élimination du caillot de fibrine grâce à la plasmine produite à partir du plasminogène.

📝 Points essentiels

• 🔄 L’hémostase comprend trois étapes:

  1. hémostase primaire
  2. coagulation
  3. fibrinolyse

• 🔄 L’hémostase primaire se déroule selon les étapes suivantes:

  1. fixation du facteur de Willebrand
  2. adhésion plaquettaire
  3. activation plaquettaire
  4. agrégation plaquettaire en thrombus blanc

• Dans la voie commune, le facteur X activé associé au facteur V et au calcium transforme la prothrombine en thrombine, puis la thrombine transforme le fibrinogène en fibrine.

📌 Un excès de coagulation favorise la thrombose, tandis qu’une coagulation insuffisante augmente le risque d’hémorragie.

💡 Astuce mémo

Vasoconstriction → bouchon plaquettaire → fibrine → fibrinolyse

📖 4. Organisation du système immunitaire

🔑 Notions clés & Définitions

• Système immunitaire : Ensemble de cellules, tissus, organes et molécules qui reconnaissent et éliminent les éléments étrangers ou dangereux afin de maintenir l’intégrité du soi.

📝 Points essentiels

📌 L’immunité innée est rapide, non spécifique et dépourvue de mémoire immunitaire spécifique, tandis que l’immunité adaptative est plus lente, spécifique et capable de mémoire.

• Les principales barrières naturelles sont:
  • la peau
  • les muqueuses respiratoires
  • l’estomac
  • la salive et les larmes
  • les voies urinaires
  • les muqueuses génitales

📌 Les organes lymphoïdes primaires sont la moelle osseuse et le thymus, tandis que les organes lymphoïdes secondaires comprennent notamment les ganglions, la rate et les tissus lymphoïdes associés aux muqueuses.

• L’inflammation aiguë comprend la vasodilatation, l’augmentation de la perméabilité capillaire, le recrutement cellulaire, la diapédèse puis la phagocytose.

• Les signes classiques de l’inflammation sont:

  • la rougeur
  • la chaleur
  • la tuméfaction
  • la douleur

📌 Le lymphocyte B peut reconnaître directement un antigène dans sa forme native grâce au BCR, tandis que le lymphocyte T reconnaît un peptide présenté par une molécule du CMH grâce au TCR.

• Les immunoglobulines sériques représentent approximativement 70–80 % d’IgG, 10–20 % d’IgA, 6–10 % d’IgM, 0,2 % d’IgD et 0,01 % d’IgE.

💡 Astuce mémo

Immunité innée rapide, immunité adaptative spécifique et mémorisée

📖 5. Bases de la régulation cellulaire

🔑 Notions clés & Définitions

• pH : Mesure de l’acidité ou de la basicité d’une solution : il est inférieur à 7 en milieu acide, égal à 7 en milieu neutre et supérieur à 7 en milieu basique.

📝 Points essentiels

📌 Un atome est une unité de matière contenant notamment des protons et des électrons, tandis qu’un ion est un atome ou un groupe d’atomes ayant gagné ou perdu des électrons.

• Les principaux éléments du vivant sont:

  • le carbone
  • l’hydrogène
  • l’oxygène
  • l’azote

• Le pH du sang artériel est normalement maintenu autour de 7,35 à 7,45 grâce aux systèmes tampons, aux poumons et aux reins.

📌 Une cellule eucaryote possède un véritable noyau entouré d’une membrane, tandis qu’une cellule procaryote ne possède pas de véritable noyau et contient son ADN dans le nucléoïde.

• 🔄 La mitose suit l’ordre:
  1. prophase
  2. métaphase
  3. anaphase
  4. télophase
  5. division du cytoplasme

📌 L’apoptose est une mort cellulaire programmée et contrôlée, tandis que la nécrose est provoquée par une agression ou une lésion importante et peut déclencher une inflammation.

💡 Astuce mémo

CHON : carbone, hydrogène, oxygène, azote

📖 6. Division et mort cellulaires

🔑 Notions clés & Définitions

• Mitose : Division cellulaire qui permet à une cellule mère de donner naissance à deux cellules filles génétiquement identiques, sauf éventuelles mutations.
• Apoptose : Mort cellulaire programmée et contrôlée qui détruit la cellule de manière organisée.
• Nécrose : Mort cellulaire provoquée par une agression ou une lésion importante, avec une possible libération du contenu cellulaire et une réaction inflammatoire.

📝 Points essentiels

• 🔄 Les phases principales de la mitose se déroulent dans l’ordre suivant:
  1. prophase
  2. métaphase
  3. anaphase
  4. télophase

💡 Astuce mémo

Mitose : prophase → métaphase → anaphase → télophase

📖 7. Expression de l’information génétique

🔑 Notions clés & Définitions

• Génotype : Constitution génétique d’un individu, c’est-à-dire l’ensemble des informations génétiques qu’il possède.
• ADN : Molécule qui contient l’information génétique et se trouve principalement dans le noyau, organisée en chromosomes, avec une petite quantité dans les mitochondries.
• Réplication : La réplication est la copie de l’ADN avant une division cellulaire, chaque brin servant de modèle pour fabriquer un brin complémentaire et produire deux molécules portant la même information génétique, sauf éventuelle erreur.
• Traduction : Processus par lequel les ribosomes fabriquent une protéine à partir de l’information portée par l’ARNm en assemblant des acides aminés.
• Gène : Portion d’ADN contenant une information permettant la fabrication d’un ARN fonctionnel ou d’une protéine.
• Réplication : Processus par lequel la cellule copie la totalité de son ADN avant une division, pendant la phase S de l’interphase.
• Transcription : Processus qui permet de fabriquer une molécule d’ARN à partir d’une séquence d’ADN grâce à l’ARN polymérase.
• Traduction : Processus qui permet de fabriquer une protéine à partir de l’information portée par l’ARN messager, dans le cytoplasme au niveau des ribosomes.

📝 Points essentiels

• 🔄 La synthèse d’une protéine suit la chaîne:

  1. ADN
  2. transcription
  3. ARNm
  4. traduction
  5. protéine

• L’information génétique suit principalement le chemin ADN → ARN → protéine; la réplication copie l’ADN, la transcription produit un ARN et la traduction fabrique une protéine.

• La réplication est semi-conservative, car chaque nouvelle molécule d’ADN contient un ancien brin parental et un nouveau brin fabriqué par la cellule.

• Le code génétique est lu par groupes de trois nucléotides appelés codons; AUG correspond généralement au codon de départ et UAA, UAG et UGA sont des codons stop.

💡 Astuce mémo

ADN → transcription → ARNm → traduction → protéine

📖 8. Homéostasie et équilibres hydriques

🔑 Notions clés & Définitions

• Homéostasie : Ensemble des mécanismes physiologiques qui maintiennent le milieu intérieur relativement stable malgré les variations internes et externes.
• Pression oncotique : Force d’attraction exercée principalement par l’albumine plasmatique, qui attire l’eau du secteur interstitiel vers les capillaires.

📝 Points essentiels

• L’homéostasie repose notamment sur l’équilibre hydrique et électrolytique, l’équilibre acido-basique entre 7,35 et 7,45 et l’équilibre thermique autour de 37 °C.

• Chez l’adulte, l’eau représente environ 60 % du poids corporel, dont environ 40 % dans le secteur intracellulaire et 20 % dans le secteur extracellulaire.

• Les valeurs de référence courantes chez l’adulte sont de 135 à 145 mmol/L pour le sodium, de 3,5 à 5,0 mmol/L pour le potassium, d’environ 98 à 106 mmol/L pour les chlorures et d’environ 22 à 28 mmol/L pour les bicarbonates.

• En cas de manque d’eau, l’hypothalamus déclenche la soif et favorise la libération d’ADH, qui augmente la réabsorption rénale d’eau et diminue le volume urinaire.

💡 Astuce mémo

Hydrostatique : pousse hors des capillaires ; oncotique : attire vers les capillaires

📖 9. Équilibres acido-basiques et thermiques

🔑 Notions clés & Définitions

• Acidémie : pH sanguin inférieur à 7,35 et désigne le résultat observé dans le sang.
• Alcalémie : pH sanguin supérieur à 7,45 et désigne le résultat observé dans le sang.
• Thermogenèse : Production de chaleur par l’organisme, principalement assurée par le métabolisme, les muscles, les frissons, le foie, le cœur et le tissu adipeux brun.

📝 Points essentiels

• 🔄 La régulation du pH repose successivement sur:
  1. tampons chimiques
  2. poumons
  3. reins

📌 L’acidose respiratoire résulte d’une augmentation de la PCO₂ par hypoventilation, tandis que l’acidose métabolique résulte d’une diminution des bicarbonates ou d’une accumulation d’acides non respiratoires.

💡 Astuce mémo

Tampons immédiats → poumons en minutes → reins en heures ou jours

📖 10. Acides aminés, protéines et enzymes

🔑 Notions clés & Définitions

• Acide aminé : Petite molécule qui sert à fabriquer les protéines, et il existe 20 acides aminés protéinogènes utilisés par l’organisme.
• Acide aminé essentiel : Ne peut pas être fabriqué en quantité suffisante par l’organisme et doit obligatoirement être apporté par l’alimentation.
• Liaison peptidique : Unit le groupement carboxyle d’un acide aminé au groupement amine d’un autre acide aminé avec libération d’une molécule d’eau.
• Enzyme : Protéine qui accélère une réaction biochimique en diminuant l’énergie d’activation sans être consommée pendant la réaction.

★ À maîtriser

• Une kaliémie à 6,7 mmol/L constitue une hyperkaliémie sévère et une urgence médicale, car elle expose principalement à des troubles graves du rythme cardiaque et à un arrêt cardiaque.

Compléments

• 🔄 La digestion des protéines alimentaires suit la chaîne:
  1. protéines alimentaires
  2. protéases
  3. acides aminés libres
  4. absorption dans l’intestin grêle
  5. sang
  6. tissus

💡 Astuce mémo

Séquence d’acides aminés → repliement de la protéine → fonction biologique

📖 11. Enzymes et protéines

📝 Points essentiels

📌 Le modèle clé-serrure repose sur une complémentarité exacte entre le substrat et le site actif, tandis que l’ajustement induit implique une légère modification de la forme du site actif lors de la fixation.

• L’activité enzymatique dépend notamment de:
  • la température
  • le pH
  • la concentration en substrat
  • la concentration en enzyme
  • la présence de cofacteurs
  • la présence d’activateurs ou d’inhibiteurs

📌 Dans l’inhibition compétitive, l’inhibiteur occupe le site actif à la place du substrat, tandis que dans l’inhibition non compétitive, il se fixe ailleurs et modifie la forme de l’enzyme.

💡 Astuce mémo

Enzyme + substrat → complexe enzyme-substrat → produit

📖 12. Glucides et régulation énergétique

🔑 Notions clés & Définitions

• Glucides : Molécules composées principalement de carbone, d’hydrogène et d’oxygène, constituant une source importante d’énergie pour l’organisme.

★ À maîtriser

• Le glycogène est la forme de stockage du glucose chez l’être humain, principalement dans le foie et les muscles.

📌 L’insuline contribue à diminuer la glycémie, tandis que le glucagon contribue à l’augmenter.

Compléments

• Le glucose sert de référence pour l’index glycémique avec une valeur de 100.

💡 Astuce mémo

Glycogène hépatique : glycémie ; glycogène musculaire : effort

📖 13. Bioénergétique et ATP

🔑 Notions clés & Définitions

• Bioénergétique : Étude de la manière dont les cellules récupèrent, transforment et utilisent l’énergie des nutriments pour produire de l’ATP.

📝 Points essentiels

📌 L’oxydation correspond à une perte d’électrons, tandis que la réduction correspond à un gain d’électrons.

• 🔄 La production d’ATP suit la séquence:
  1. glucose
  2. glycolyse
  3. pyruvate
  4. entrée dans la mitochondrie
  5. cycle de Krebs
  6. NADH et FADH₂
  7. chaîne respiratoire
  8. phosphorylation oxydative
  9. ATP

📌 L’oxygène est le récepteur final des électrons dans la chaîne respiratoire et participe à la formation d’eau; sans oxygène, la chaîne respiratoire s’arrête et la production d’ATP diminue fortement.

💡 Astuce mémo

Glucose → glycolyse → pyruvate → Krebs → chaîne respiratoire → ATP

📖 14. Lipides et transport sanguin

🔑 Notions clés & Définitions

• Lipides : Molécules généralement peu ou pas solubles dans l’eau qui constituent la principale réserve énergétique de l’organisme et participent aux membranes et à la communication hormonale.

📝 Points essentiels

📌 Un acide gras saturé ne possède aucune double liaison, tandis qu’un acide gras insaturé possède une ou plusieurs doubles liaisons.

• Les chylomicrons transportent les lipides alimentaires de l’intestin vers les tissus, les VLDL transportent principalement les triglycérides du foie vers les tissus, les LDL transportent le cholestérol du foie vers les tissus et les HDL ramènent une partie du cholestérol des tissus vers le foie.

📌 La lipogenèse stocke l’énergie en fabriquant des triglycérides, tandis que la lipolyse mobilise les réserves en dégradant les triglycérides en acides gras et en glycérol.

💡 Astuce mémo

Lipogenèse : stockage ; lipolyse : mobilisation

📖 15. Chimie du vivant et cellule

📝 Points essentiels

📌 Une cellule procaryote ne possède pas de véritable noyau ni d’organites membranaires, tandis qu’une cellule eucaryote possède un noyau entouré d’une membrane et des organites spécialisés.

• L’eau représente environ 60 % du poids du corps d’un adulte et sa formule chimique est H₂O.

📐 Formule — Le nombre de masse est égal au nombre de protons plus le nombre de neutrons : $A = Z + N$.

📌 Le pH sanguin artériel normal est compris entre 7,35 et 7,45, avec une valeur moyenne proche de 7,40.

• 🔄 Le cycle cellulaire comprend:
  1. la phase G1
  2. la phase S
  3. la phase G2
  4. la phase M

💡 Astuce mémo

Procaryote sans noyau ; eucaryote avec noyau

📖 16. Cycle cellulaire et divisions

🔑 Notions clés & Définitions

• Cycle cellulaire : Ensemble des étapes traversées par une cellule entre sa formation et sa division en deux cellules filles; il permet la croissance, le renouvellement cellulaire et la réparation des tissus.
• Mitose : Division cellulaire qui produit deux cellules filles génétiquement identiques possédant le même nombre de chromosomes que la cellule mère.
• Méiose : Division cellulaire qui produit les gamètes, réduit de moitié le nombre de chromosomes et favorise la diversité génétique.

📝 Points essentiels

• L’interphase comprend successivement les phases G1, S et G2, puis la phase M correspond à la mitose et à la séparation du cytoplasme.

• Pendant la phase S, l’ADN est dupliqué et chaque chromosome devient constitué de deux chromatides sœurs identiques.

• 🔄 L’enchaînement de la mitose est:

  1. Prophase
  2. Métaphase
  3. Anaphase
  4. Télophase
  5. Cytocinèse

• Chez l’être humain, une cellule diploïde à 46 chromosomes produit, après une duplication de l’ADN et deux divisions méiotiques, quatre cellules haploïdes génétiquement différentes à 23 chromosomes.

💡 Astuce mémo

Interphase → mitose : G1, S, G2 puis division

📖 17. Mort cellulaire programmée ou accidentelle

🔑 Notions clés & Définitions

• Apoptose : Mort cellulaire programmée et contrôlée qui élimine des cellules inutiles, âgées, anormales ou dangereuses sans répandre leur contenu dans les tissus.
• Nécrose : Mort cellulaire accidentelle et non programmée provoquée notamment par un manque d’oxygène, une toxine, une infection, une brûlure ou une lésion membranaire.

📝 Points essentiels

• Lors d’une nécrose, la cellule gonfle, sa membrane se rompt et son contenu se répand dans les tissus, ce qui déclenche une réaction inflammatoire.

💡 Astuce mémo

Apoptose contrôlée et peu inflammatoire, nécrose accidentelle et inflammatoire

📖 18. ADN, chromosomes et génome

🔑 Notions clés & Définitions

• ADN : Macromolécule qui contient l’information génétique nécessaire au développement, au fonctionnement et à la reproduction de l’organisme.
• Chromosome : Longue molécule d’ADN associée à des protéines et fortement condensée pendant la division cellulaire.
• Mutation : Modification durable de la séquence de l’ADN, apparue spontanément lors de la réplication ou provoquée par un agent mutagène.
• PCR : Amplifie une région précise de l’ADN afin d’en obtenir des millions de copies grâce à une ADN polymérase résistante à la chaleur.
• Digestion : Ensemble des transformations qui dégradent les aliments en nutriments suffisamment simples pour être absorbés par l’organisme.
• Péristaltisme : Succession de contractions musculaires qui pousse le contenu digestif vers l’avant.

📝 Points essentiels

• Chaque désoxyribonucléotide comprend un groupement phosphate, un désoxyribose et une base azotée parmi l’adénine, la thymine, la cytosine et la guanine.

• Après la réplication, un chromosome possède deux chromatides sœurs identiques reliées par un centromère, tandis que le nombre de chromosomes reste inchangé.

• Le génome humain nucléaire comprend 46 chromosomes organisés en 23 paires, dont 22 paires d’autosomes et une paire de chromosomes sexuels.

• Une substitution peut être silencieuse, faux-sens ou non-sens; une insertion ou une délétion qui ne concerne pas un multiple de trois nucléotides décale le cadre de lecture.

• 🔄 Un cycle de PCR comprend:

  1. Dénaturation autour de 94 °C
  2. Hybridation autour de 55 °C
  3. Élongation autour de 72 °C

• Le tube digestif comprend:

  • Bouche
  • Pharynx
  • Œsophage
  • Estomac
  • Intestin grêle
  • Côlon
  • Rectum
  • Anus

• Les fonctions digestives sont:

  • Motricité
  • Sécrétion
  • Digestion
  • Absorption
  • Immunité

• L’absorption correspond au passage des nutriments, de l’eau et des électrolytes depuis la lumière digestive vers le sang ou la lymphe et se déroule principalement dans l’intestin grêle.

• L’amylase salivaire commence la digestion de l’amidon, tandis que la lipase linguale commence la digestion de certains triglycérides.

• 🔄 Les trois temps de la déglutition sont:

  1. Temps buccal volontaire
  2. Temps pharyngien réflexe
  3. Temps œsophagien involontaire

💡 Astuce mémo

Nucléotides → double hélice → chromatine → chromosome

📊 Tableaux de synthèse

Comparaison des constituants du sang

Flux de l’information génétique