Fiche de révision : Organisation nerveuse et régulations

📋 Plan du Cours

1. Organisation générale de l’encéphale
2. Organisation de la moelle épinière
3. Pression artérielle et régulation
4. Régulation de la glycémie
5. Système immunitaire et identité biologique
6. Marqueurs du soi et antigènes
7. Immunité et système immunitaire
8. Mécanismes de la réponse immunitaire
9. Infection par le VIH
10. Organisation de l’appareil génital
11. Gamètes et gamétogenèse
12. Méiose et diversité génétique
13. Bilan et importance de la méiose
14. Trajet et étapes de la fécondation
15. Fonctions des gonades
16. Cycles sexuels féminins
17. Régulation neuro-hormonale
18. Notions et transmission génétique

📖 1. Organisation générale de l’encéphale

🔑 Notions clés & Définitions

• Système nerveux central : Le système nerveux central comprend l’encéphale et la moelle épinière, tandis que le système nerveux périphérique comprend les nerfs et les ganglions.
• Méninges : Les méninges sont trois membranes qui protègent l’encéphale : la dure-mère résistante, la pie-mère fine et vascularisée, et l’arachnoïde contenant le liquide céphalorachidien amortisseur.
• Ventricules cérébraux : Les ventricules latéraux communiquent avec le troisième ventricule par le trou de Monro, puis le troisième communique avec le quatrième par l’aqueduc de Sylvius.

★ À maîtriser

• Chez l’homme, les nerfs crâniens rattachés à l’encéphale sont au nombre de 12 paires et les nerfs rachidiens rattachés à la moelle épinière au nombre de 31 paires.

• L’encéphale est situé dans la boîte crânienne et comprend le cerveau, le cervelet et le bulbe rachidien.

📌 Dans l’encéphale, la substance grise est périphérique et forme notamment le cortex, tandis que la substance blanche est située en profondeur avec des enclaves grises.

Compléments

• Le cerveau comprend deux hémisphères séparés par le sillon interhémisphérique, parcourus de sillons délimitant des circonvolutions, dont le sillon de Rolando et la scissure de Sylvius.

💡 Astuce mémo

Protection → faces externe et interne → régions embryonnaires

📖 2. Organisation de la moelle épinière

🔑 Notions clés & Définitions

• Moelle épinière : La moelle épinière est le prolongement de l’encéphale, situé dans le canal rachidien et protégé par la colonne vertébrale et les méninges.

★ À maîtriser

• La moelle épinière présente un sillon antérieur large et un sillon postérieur plus étroit, ainsi que des racines antérieures et postérieures dont la réunion forme un nerf rachidien.

📌 Dans une coupe transversale de la moelle épinière, la substance grise centrale a la forme d’un X et la substance blanche est périphérique, ce qui constitue une inversion de l’organisation de l’encéphale.

Compléments

• Chez l’homme, la moelle épinière est un cordon blanchâtre d’environ 45 cm.

• La substance grise de la moelle épinière contient le canal de l’épendyme et présente une corne antérieure large et une corne postérieure étroite.

💡 Astuce mémo

Encéphale : gris dehors, blanc dedans ; moelle : gris dedans, blanc dehors

📖 3. Pression artérielle et régulation

🔑 Notions clés & Définitions

• Pression artérielle : La pression artérielle est la force motrice qui fait progresser le sang et résulte de l’équilibre entre les forces de propulsion et les forces de résistance à l’écoulement.

★ À maîtriser

• Le cœur est un muscle creux autonome et automatique composé de quatre cavités, dont le cœur gauche est le plus puissant car il irrigue tout le corps.

📐 Formule — Le débit cardiaque vérifie $DC = FC \times Vs$, où DC est le débit cardiaque, FC la fréquence cardiaque et Vs le volume systolique.

📌 La vasodilatation augmente le diamètre des artères et diminue la pression artérielle, tandis que la vasoconstriction diminue leur diamètre et augmente la pression artérielle.

• La régulation nerveuse comprend:

  • des récepteurs
  • des nerfs sensitifs
  • des centres nerveux
  • des nerfs moteurs
  • des organes effecteurs

• Les barorécepteurs se trouvent notamment dans les sinus carotidiens et la crosse aortique, tandis que des chémorécepteurs détectent la teneur du sang en dioxyde de carbone.

📌 En cas d’hypertension, l’excitation des barorécepteurs provoque une bradycardie et une vasodilatation qui ramènent la pression artérielle vers sa valeur de référence.

Compléments

• La circulation coronaire est assurée par deux artères coronaires partant de la base de l’aorte ; l’artère gauche prend en charge 85 % du débit sanguin du cœur et la droite 15 %.

📌 Chez une personne de moins de 40 ans, l’hypertension artérielle est définie par une pression maximale supérieure ou égale à 16 et une pression minimale supérieure ou égale à 10.

• L’hypertension primaire représente 90 % des cas et est associée notamment à la surcharge pondérale, à une forte consommation de sel ou d’alcool, à la sédentarité et au stress, tandis que l’hypertension secondaire représente 10 % des cas et peut être due à une maladie rénale, aux contraceptifs ou à des troubles hormonaux.

💡 Astuce mémo

Barorécepteurs excités → cœur ralenti et vasodilatation ; barorécepteurs moins excités → cœur accéléré et vasoconstriction

📖 4. Régulation de la glycémie

🔑 Notions clés & Définitions

• Glycémie : La glycémie est le taux de glucose dans le sang et reste normalement proche de 1 g/l, entre 0,85 et 1,15 g/l.

★ À maîtriser

• Une hyperglycémie à jeun supérieure à 1,8 g/l atteste un diabète sucré.

• Le foie régule la glycémie en stockant l’excédent de glucose sous forme de glycogène par glycogénogenèse et en libérant du glucose par glycogénolyse lorsque le sang en manque.

• Le pancréas est une glande mixte : ses acini exocrines déversent le suc pancréatique dans le duodénum, tandis que ses îlots de Langerhans endocrines libèrent des hormones dans le sang.

• L’insuline est une hormone hypoglycémiante sécrétée par les cellules bêta lorsque la glycémie augmente ; elle favorise la transformation du glucose en glycogène dans le foie et son utilisation ou son stockage dans les muscles.

• Le glucagon est une hormone hyperglycémiante sécrétée par les cellules alpha lors d’une hypoglycémie ; il stimule la glycogénolyse hépatique et l’utilisation des réserves énergétiques.

• Le diabète insulino-dépendant résulte d’une insuffisance ou d’une absence d’insuline et peut être traité par des injections quotidiennes, tandis que le diabète insulino-résistant conserve une production normale d’insuline mais répond mal à son action.

Compléments

• Après un repas, la glycémie peut atteindre 1,4 à 1,6 g/l puis revenir à la normale en moins de deux heures.

📐 Formule — La glycogénogenèse s’écrit $n(C_6H_{12}O_6) \rightarrow (C_6H_{10}O_5)_n + nH_2O$.

• En cas d’hypoglycémie, l’hypothalamus active la voie orthosympathique, qui stimule la médullosurrénale par le nerf splanchnique et provoque la libération d’adrénaline stimulant la glycogénolyse hépatique.

💡 Astuce mémo

Insuline : baisse la glycémie ; glucagon : l’augmente

📖 5. Système immunitaire et identité biologique

🔑 Notions clés & Définitions

• Immunologie : L’immunologie est la science qui étudie les mécanismes permettant à l’organisme de se défendre contre les agents infectieux pathogènes.
• CMH : Le complexe majeur d’histocompatibilité, appelé système HLA chez l’homme, regroupe des glycoprotéines membranaires codées par des gènes situés sur le chromosome 6 et participant à la reconnaissance du soi.
• Intégrité : L’intégrité est la propriété de conserver intactes les différentes parties de l’organisme sur les plans constitutif et fonctionnel.

★ À maîtriser

📌 Le soi correspond aux éléments reconnus comme appartenant à l’organisme, tandis que le non-soi correspond aux éléments étrangers susceptibles d’être rejetés.

• Les antigènes A et B des groupes sanguins sont des glycoprotéines membranaires dont l’expression dépend d’un gène situé sur le chromosome 9 et qui déterminent les groupes A, B, AB et O du système ABO.

📌 La rencontre d’un agglutinogène avec l’agglutinine correspondante provoque une agglutination.

Compléments

• Les molécules HLA de classe I sont présentes sur toutes les cellules possédant un noyau et interviennent dans la tolérance ou le rejet des tissus transplantés.

💡 Astuce mémo

Soi reconnu et toléré ; non-soi reconnu et rejeté

📖 6. Marqueurs du soi et antigènes

🔑 Notions clés & Définitions

• CMH : regroupe des glycoprotéines codées par des gènes localisés sur le chromosome 6 et permettant aux cellules d’un même organisme de se reconnaître et de se tolérer
• Non-soi : l’ensemble des molécules ou éléments étrangers à l’organisme, ou des éléments du soi modifiés comme les cellules cancéreuses, dont la présence déclenche une réaction immunitaire
• Antigène : une molécule ou une cellule susceptible d’être reconnue comme étrangère par les cellules immunitaires et de déclencher une réaction immunitaire

★ À maîtriser

📌 Les molécules HLA de classe I sont portées par toutes les cellules nucléées et participent à la tolérance ou au rejet des greffes, tandis que les molécules HLA de classe II sont localisées à la surface de certaines cellules immunitaires, notamment les lymphocytes et les macrophages.

• Les antigènes A et B des groupes sanguins sont des agglutinogènes membranaires des hématies, dont l’expression est gouvernée par un gène situé sur le chromosome 9 et qui détermine les groupes A, B, AB et O.

Compléments

📌 Un épitope est une zone restreinte d’un antigène reconnue par le système immunitaire, et un même antigène peut contenir plusieurs épitopes différents.

💡 Astuce mémo

Soi toléré, non-soi combattu

📖 7. Immunité et système immunitaire

🔑 Notions clés & Définitions

• Immunité : la capacité d’un organisme à prévenir ou combattre les agents pathogènes en distinguant le soi du non-soi

📝 Points essentiels

📌 L’immunité naturelle est innée, héréditaire et fondée sur des mécanismes communs aux individus d’une même espèce, tandis que l’immunité acquise est propre à chaque individu et dirigée contre un agresseur particulier.

• Les barrières naturelles sont:
  • anatomiques : peau et muqueuses
  • chimiques : acidité de la sueur, suc gastrique et alcalinité de la bile
  • biochimiques : enzymes bactériolytiques
  • écologiques : bactéries non pathogènes du tube digestif

📌 L’immunité acquise est active après un premier contact naturel ou provoqué avec un antigène, et passive après une sérothérapie ou un transfert maternel par le placenta ou le lait.

• La moelle rouge produit toutes les cellules immunitaires et assure la maturation des lymphocytes B, tandis que le thymus assure la maturation des lymphocytes T; ces deux organes sont lymphoïdes centraux.

💡 Astuce mémo

Naturelle innée, acquise construite

📖 8. Mécanismes de la réponse immunitaire

📝 Points essentiels

📌 La réponse non spécifique utilise les mêmes mécanismes contre des agressions variées, tandis que la réponse spécifique met en jeu des mécanismes particuliers à chaque agression et possède une mémoire.

• La phagocytose est un ensemble de mécanismes permettant l’ingestion de particules étrangères par reconnaissance et attraction, fixation et ingestion, digestion, puis exocytose.

• Lors de la réponse humorale, les lymphocytes B et les lymphocytes T4 sélectionnés sont amplifiés et différenciés, puis les plasmocytes sécrètent des anticorps qui forment des complexes immuns éliminés par phagocytose ou par le complément.

• Lors de la réponse cellulaire, les LT8 sélectionnés sont amplifiés sous l’action des interleukines produites par les LT4, puis certains deviennent des lymphocytes cytotoxiques qui sécrètent de la perforine et lysent les cellules infectées.

📌 La réponse primaire est lente lors du premier contact avec l’antigène, tandis que la réponse secondaire est plus rapide, plus intense et plus efficace grâce aux lymphocytes mémoires.

💡 Astuce mémo

Reconnaître, amplifier, éliminer

📖 9. Infection par le VIH

🔑 Notions clés & Définitions

• SIDA : le syndrome d’immunodéficience acquise causé par le virus de l’immunodéficience humaine, ou VIH, et caractérisé par un affaiblissement important du système immunitaire

★ À maîtriser

• Le VIH contient:

  • une enveloppe phospholipidique avec la GP120
  • deux ARN simples brins identiques
  • la transcriptase inverse
  • l’intégrase
  • des protéases

• Le cycle du VIH comprend le transport du virion, la reconnaissance GP120-CD4, la fusion et l’injection, la transformation de l’ARN en ADN, l’intégration de l’ADN viral, l’expression et la traduction du génome viral, l’assemblage des capsides puis le bourgeonnement des virions.

• Les cellules cibles du VIH portent le récepteur CD4, notamment certains lymphocytes T4 et les macrophages, auquel se lie spécifiquement la GP120 virale.

• La phase SIDA est précédée d’une phase de pré-SIDA au cours de laquelle le taux de LT4 est inférieur à 200 cellules par mm3 de sang.

• Le VIH se transmet par le sang, le sperme, les sécrétions vaginales et le lait, notamment par voie sexuelle, voie sanguine ou transmission de la mère à l’enfant pendant la grossesse, l’accouchement ou l’allaitement.

Compléments

• En 1981, les premières observations de sujets atteints de maladies rares liées à un effondrement immunitaire ont été signalées.

💡 Astuce mémo

VIH détruit les LT4 → immunodéficience

📖 10. Organisation de l’appareil génital

📝 Points essentiels

• L’appareil génital masculin comprend:

  • les testicules
  • l’épididyme
  • les spermiductes
  • l’urètre
  • la prostate
  • les vésicules séminales
  • les glandes de Cowper
  • le pénis

• L’appareil génital féminin comprend:

  • les ovaires
  • les trompes de Fallope ou oviductes
  • l’utérus
  • le vagin
  • la vulve
  • les glandes de Bartholin

📌 Les ovaires produisent les ovocytes et les hormones sexuelles, tandis que les testicules produisent les spermatozoïdes et la testostérone.

💡 Astuce mémo

Homme surtout externe, femme surtout interne

📖 11. Gamètes et gamétogenèse

★ À maîtriser

• Le spermatozoïde possède une tête contenant un noyau haploïde et un acrosome, une pièce intermédiaire riche en mitochondries et un flagelle assurant sa mobilité.

• L’ovocyte comprend:

  • une corona radiata
  • une zone pellucide
  • une membrane plasmique
  • des granules corticaux
  • un noyau bloqué en métaphase II
  • un cytoplasme riche en réserves

• La spermatogenèse comprend la multiplication mitotique des spermatogonies, leur accroissement en spermatocytes I, leur maturation par méiose et la différenciation des spermatides en spermatozoïdes.

• L’ovogenèse commence pendant la vie embryonnaire, reste bloquée en prophase I jusqu’à la puberté, puis produit lors de la méiose un ovocyte II et un premier globule polaire, avant de donner un ovotide et un deuxième globule polaire si la fécondation a lieu.

Compléments

• La durée de vie des spermatozoïdes dans les voies génitales féminines varie entre 2 et 3 jours, tandis que celle de l’ovocyte est d’environ 24 heures.

• À la puberté, les ovaires ne renferment qu’environ 450 ovocytes, et un seul gamète femelle est généralement formé au cours de chaque cycle menstruel.

💡 Astuce mémo

Multiplication, accroissement, maturation, différenciation

📖 12. Méiose et diversité génétique

🔑 Notions clés & Définitions

• Méiose : un ensemble de deux divisions cellulaires successives qui transforme une cellule mère diploïde en quatre cellules filles haploïdes sans nouvelle synthèse d’ADN entre les deux divisions

📝 Points essentiels

📌 La première division méiotique est réductionnelle car elle sépare les chromosomes homologues et réduit de moitié le nombre de chromosomes, tandis que la deuxième division est équationnelle car elle sépare les chromatides sœurs.

• Pendant la prophase I, les chromosomes homologues s’apparient en bivalents et peuvent échanger des segments par crossing-over au niveau des chiasmas, réalisant un brassage intrachromosomique.

• À l’anaphase I, les chromosomes homologues se séparent sans rupture des centromères et leur répartition aléatoire forme le brassage interchromosomique.

• Chez l’homme, un spermatocyte I donne quatre spermatides haploïdes, tandis que chez la femme un ovocyte I donne un ovotide et deux globules polaires généralement non viables.

💡 Astuce mémo

Réductionnelle puis équationnelle

📖 13. Bilan et importance de la méiose

★ À maîtriser

• Après la première division méiotique, les spermatocytes II et les ovocytes II possèdent n chromosomes à deux chromatides et une quantité d’ADN Q.

• À la fin de la deuxième division méiotique, les spermatides et les ovotides possèdent n chromosomes à une chromatide et une quantité d’ADN Q/2.

• Chez l’homme, un spermatocyte I diploïde produit quatre spermatides haploïdes, tandis que chez la femme un ovocyte I produit un ovotide et deux globules polaires non viables.

• 🔄 Les étapes de l’évolution de l’ADN sont: synthèse d’ADN pendant l’interphase préalable, première division réductionnelle, absence de nouvelle synthèse d’ADN entre les deux divisions, deuxième division équationnelle

• La méiose maintient le caryotype de l’espèce en produisant des gamètes haploïdes qui rétablissent la diploïdie lors de la fécondation.

• Le brassage interchromosomique résulte de la répartition aléatoire des chromosomes d’origine paternelle et maternelle en anaphase I, avec $2^{23}=8\,388\,608$ combinaisons possibles chez l’homme.

Compléments

• Le crossing-over observé en prophase I échange des portions de chromatides au niveau des chiasmas et réalise un brassage intrachromosomique qui accroît la diversité des gamètes.

💡 Astuce mémo

Réduction chromatique → gamètes haploïdes → fécondation rééquilibrée

📖 14. Trajet et étapes de la fécondation

🔑 Notions clés & Définitions

• Fécondation : rencontre et la fusion d’un spermatozoïde et d’un ovule donnant une cellule-œuf, ou zygote, à l’origine d’un nouvel individu

📝 Points essentiels

• Lors de la fécondation, les spermatozoïdes traversent la glaire cervicale, gagnent la jonction utérus-trompe et y attendent après leur capacitation.

• La réaction acrosomique libère des enzymes permettant au spermatozoïde de traverser la zone pellucide et de fusionner avec la membrane de l’ovocyte II.

• Après l’entrée du spermatozoïde, les granules corticaux modifient la zone pellucide, qui devient généralement imperméable aux autres spermatozoïdes, empêchant la polyspermie.

• Les pronucléus femelle et mâle se forment, se rapprochent puis fusionnent lors de la caryogamie, donnant l’œuf ou zygote, première cellule de l’embryon.

💡 Astuce mémo

Trajet → reconnaissance → entrée → pronucléus → zygote

📖 15. Fonctions des gonades

★ À maîtriser

📌 Les testicules ont une fonction exocrine par la production de spermatozoïdes et une fonction endocrine par la production de testostérone ; cette dualité en fait une glande mixte.

• Les cellules de Leydig sécrètent la testostérone, qui maintient les caractères sexuels secondaires masculins, l’instinct sexuel, les glandes annexes et les voies génitales.

• L’ovulation expulse l’ovocyte II lorsque le follicule mûr se rompt à la surface de l’ovaire.

• Les principales hormones ovariennes sont les œstrogènes et la progestérone, tandis que l’ovaire produit aussi une faible quantité d’hormones androgènes.

Compléments

• Avant la naissance, les ovaires fœtaux contiennent environ 7 millions d’ovogonies à cinq mois et demi, mais seules environ 450 poursuivront leur croissance après la puberté.

💡 Astuce mémo

Exocrine : gamètes ; endocrine : hormones

📖 16. Cycles sexuels féminins

★ À maîtriser

• Pendant la phase folliculaire, un follicule dominant se développe tandis que les autres follicules régressent ; l’ovulation libère un seul ovocyte II par cycle, puis le follicule devient un corps jaune.

• Les principales modifications de l’endomètre sont: épaississement de l’endomètre, formation de glandes tubulaires sécrétant du glycogène, vascularisation par des artères spiralées

• La glaire cervicale devient lâche pendant l’ovulation, ce qui permet le passage des spermatozoïdes, mais elle reste presque imperméable pendant le reste du cycle.

Compléments

• La température corporelle matinale reste inférieure à 37 °C jusqu’à la fin de la phase folliculaire, puis dépasse 37 °C après l’ovulation et se maintient élevée pendant le reste du cycle.

💡 Astuce mémo

Follicule → ovulation → corps jaune

📖 17. Régulation neuro-hormonale

📝 Points essentiels

• Chez l’homme, la GnRH hypothalamique stimule la sécrétion hypophysaire pulsatile de FSH et de LH ; la FSH stimule les cellules de Sertoli et la LH stimule les cellules de Leydig.

📌 Chez l’homme, un taux élevé de testostérone inhibe la GnRH et la LH, tandis qu’un taux faible stimule l’axe hypothalamo-hypophysaire et augmente la production de testostérone.

📌 L’inhibine produite par les cellules de Sertoli exerce un rétrocontrôle négatif sur la FSH : quand l’inhibine augmente, la spermatogenèse diminue, et quand elle baisse, la spermatogenèse augmente.

• Chez la femme, la FSH stimule la croissance folliculaire et la sécrétion d’œstrogènes, tandis que la LH déclenche l’ovulation, transforme le follicule en corps jaune et stimule les sécrétions lutéales.

📌 Chez la femme, le rétrocontrôle ovarien est négatif en début de cycle et pendant la phase lutéale, mais devient positif environ deux jours avant l’ovulation lorsque la concentration d’œstrogènes augmente fortement, provoquant le pic de LH.

💡 Astuce mémo

GnRH → FSH/LH → gonades → rétrocontrôle

📖 18. Notions et transmission génétique

🔑 Notions clés & Définitions

• Gène : portion d’ADN qui détermine l’apparition d’un caractère donné et qui est présente sur le chromosome sous forme de deux allèles
• Génotype : l’ensemble des gènes d’un organisme, qu’ils soient exprimés ou non
• Phénotype : l’ensemble des caractères observables d’un individu résultant de l’expression des gènes et des effets du milieu
• Eugénisme : Francis Galton, 1822 – 1911 — vise à améliorer la reproduction et la descendance humaines ; aujourd’hui, il est présenté dans le cours à travers la consultation génétique et le dépistage de certaines maladies génétiques

★ À maîtriser

• Un allèle dominant s’exprime toujours au niveau du phénotype, tandis qu’un allèle récessif ne s’exprime que lorsqu’il est seul dans le génotype.

• Un individu homozygote possède deux mêmes allèles d’un gène, tandis qu’un individu hétérozygote possède deux allèles différents.

• Dans un arbre généalogique, lorsqu’un enfant malade a deux parents apparemment sains, l’allèle responsable est généralement récessif et les parents sont porteurs hétérozygotes.

• Dans le système ABO découvert par Landsteiner en 1900, les allèles A et B sont codominants et l’allèle O est récessif par rapport à A et B.

• Les phénotypes sanguins ABO sont A, B, AB et O ; leurs génotypes possibles sont respectivement AA ou AO, BB ou BO, AB et OO.

📌 Le facteur Rhésus est gouverné par deux allèles autosomiques, dont Rh+ est dominant et Rh− récessif ; une personne Rh− est donc obligatoirement homozygote.

Compléments

📌 Une transfusion d’un donneur Rh+ à un receveur Rh− peut provoquer la production d’anticorps anti-Rh et l’agglutination des hématies lors d’une transfusion ultérieure.

💡 Astuce mémo

Génotype : gènes ; phénotype : caractères observables

📊 Tableaux de synthèse

Organisation de la substance nerveuse

Réponse humorale et réponse cellulaire