Fiche de révision : Structures fondamentales et métabolites

📋 Plan du Cours

1. Niveaux d’organisation du vivant
2. Principes des liaisons chimiques
3. Eau et équilibre hydrique
4. Oxygène et dioxyde de carbone
5. Azote et devenir des acides aminés
6. Sodium et équilibre extracellulaire
7. Potassium, chlore et électrolytes
8. Calcium, phosphore et magnésium
9. Homéostasie et régulation interne

📖 1. Niveaux d’organisation du vivant

🔑 Notions clés & Définitions

• Atome : L’atome est le plus petit composant de la matière et comprend un noyau contenant des protons et des neutrons ainsi qu’une couronne électronique.

• Cellule : La cellule est l’unité de base anatomo-fonctionnelle du vivant.
• Organe : Un organe regroupe des tissus différents dans un même lieu afin d’accomplir une fonction spécifique.
• Système d’organes : Un système d’organes regroupe plusieurs organes qui remplissent une fonction commune et complémentaire.
• Valence : La valence est le nombre de paires d’électrons qu’un atome peut engager dans une liaison covalente.
• Molécule : Une molécule est un regroupement de plusieurs atomes, comme le méthane (CH₄) ou le dioxygène (O₂).

• Tissu : Un tissu renferme un ensemble de cellules spécialisées, comme les cellules osseuses dans le tissu osseux.

★ À maîtriser

• L’hydrogène, le carbone, l’oxygène et l’azote représentent 96 % du corps animal, avec respectivement les valences 1, 4, 2 et 3.

Compléments

• Le système nerveux comprend :

  • L’encéphale
  • La moelle épinière
  • Les nerfs périphériques

• Le système urinaire comprend :

  • Deux reins
  • Deux uretères
  • La vessie
  • L’urètre

💡 Astuce mémo

Atome → molécule → cellule → tissu → organe → système

📖 2. Principes des liaisons chimiques

🔑 Notions clés & Définitions

• Liaison chimique : Une liaison chimique est une interaction qui retient des atomes entre eux pour former une molécule ; sa formation libère de l’énergie et sa rupture en consomme.
• Liaison covalente : Une liaison covalente résulte du partage de deux électrons entre des atomes et constitue la forme de liaison la plus solide présentée.
• Liaison ionique : Une liaison ionique est une interaction électrostatique entre ions de charges opposées, formés par transfert d’électrons d’un atome métallique vers un atome non métallique, comme Na⁺ et Cl⁻ dans NaCl.

• Liaison hydrogène : Une liaison hydrogène se forme lorsqu’un hydrogène déjà engagé dans une liaison covalente est attiré par un autre atome électronégatif, notamment O, N ou F ; elle est de très faible énergie et permet de brefs contacts entre molécules.

★ À maîtriser

📌 Une liaison covalente non polaire relie deux atomes dont l’attraction des électrons est identique, tandis qu’une liaison covalente polaire relie des atomes dont l’attraction est inégale.

Compléments

• Les quatre types de liaisons sont :
  • Les liaisons covalentes non polaires
  • Les liaisons covalentes polaires
  • Les liaisons ioniques
  • Les liaisons hydrogène

💡 Astuce mémo

Covalente : partage d’électrons ; ionique : transfert d’électrons

📖 3. Eau et équilibre hydrique

🔑 Notions clés & Définitions

• Osmolalité : L’osmolalité est le nombre de particules osmotiquement actives par kilogramme d’eau ; le sodium, le glucose et l’urée contribuent notamment à attirer et retenir l’eau.
• Hydrolyse : L’hydrolyse est la dégradation chimique d’un corps par fixation d’une molécule d’eau.

★ À maîtriser

• L’eau est le principal constituant de la matière vivante et sa molécule comprend un atome d’oxygène et deux atomes d’hydrogène.

• Dans l’organisme animal, l’eau est répartie entre le compartiment intracellulaire (60 %) et le compartiment extracellulaire (40 %), qui comprend le plasma, la lymphe et le liquide interstitiel.

📌 Le potassium est le principal cation intracellulaire, tandis que le sodium est le principal cation extracellulaire.

• À travers une membrane plasmique semi-perméable, l’eau se déplace passivement du compartiment le moins concentré vers le plus concentré jusqu’à l’équilibre osmotique des liquides intra- et extracellulaires.

• L’ADH, hormone antidiurétique post-hypophysaire aussi appelée vasopressine, favorise la réabsorption rénale de l’eau ; en sa présence, les urines se concentrent, et en son absence, elles se diluent.

Compléments

• L’eau hydrate l’organisme, distribue les nutriments, élimine les déchets, régule la température et participe aux réactions d’hydrolyse.

• Les entrées d’eau comprennent :

  • L’apport d’eau par hydratation ou alimentation humide
  • L’eau métabolique issue de l’oxydation des glucides
  • L’eau métabolique issue de l’oxydation des lipides
  • L’eau métabolique issue de l’oxydation des protides

• Les sorties d’eau se font par les urines, les selles, la sueur et la respiration.

• L’augmentation de l’osmolalité plasmatique active les osmorécepteurs hypothalamiques et déclenche la soif, un mécanisme tardif de régulation des entrées d’eau.

• Une augmentation de l’osmolalité active les osmorécepteurs hypothalamiques, tandis qu’une diminution de la volémie active les volorécepteurs de l’oreillette gauche ; ces signaux favorisent la sécrétion d’ADH.

💡 Astuce mémo

ADH présente : eau réabsorbée, urine concentrée ; ADH absente : eau excrétée, urine diluée

📖 4. Oxygène et dioxyde de carbone

★ À maîtriser

• La respiration cellulaire utilise le dioxygène comme comburant pour métaboliser les glucides, lipides et protides et fournir à la cellule de l’énergie sous forme d’ATP.

• Dans le sang, le dioxygène circulant se fixe sur l’hème de l’hémoglobine des globules rouges pour former l’oxyhémoglobine HbO₂.

📌 L’hypoxémie est une baisse de l’oxygène sanguin, l’hypoxie est une baisse de l’oxygène cellulaire pouvant résulter d’une hypoxémie, et l’anoxie est l’absence d’oxygénation cellulaire.

• Le métabolisme cellulaire consomme du dioxygène et produit du dioxyde de carbone.

Compléments

• Le dioxygène est un gaz incolore et inodore qui constitue 21 % de l’air.

• La saturation de l’hémoglobine en dioxygène est de 98 %.

• Au niveau des alvéoles pulmonaires, le dioxyde de carbone est échangé contre le dioxygène par gradient de pression ; le dioxygène se fixe aux globules rouges et le dioxyde de carbone est expiré.

• Une anoxie prolongée entraîne une souffrance cellulaire puis la mort de la cellule.

• Le dioxyde de carbone est transporté à hauteur de 25 % par l’hémoglobine, fixé sur la fonction amine des chaînes de globine ; le reste est dissous sous forme de bicarbonates HCO₃⁻.

📌 L’hypercapnie désigne une quantité de dioxyde de carbone sanguin augmentée, tandis que l’hypocapnie désigne un taux sanguin anormalement bas.

💡 Astuce mémo

Hypoxémie : sang ; hypoxie : cellules ; anoxie : absence d’oxygénation cellulaire

📖 5. Azote et devenir des acides aminés

📝 Points essentiels

• L’azote se retrouve dans :

  • Les acides aminés
  • Les acides nucléiques
  • Les phospholipides

• La désamination des acides aminés produit du NH₄⁺, éliminé sous forme d’urée dans l’urine après traitement hépatique et rénal.

💡 Astuce mémo

Désamination des acides aminés → NH₄⁺ → urée éliminée dans l’urine

📖 6. Sodium et équilibre extracellulaire

★ À maîtriser

• Le sodium provient de l’alimentation, est ionisé en solution et constitue le principal cation extracellulaire.

• La natrémie normale est comprise entre 135 et 145 mmol/L.

📌 L’hypernatrémie correspond à une natrémie supérieure à 145 mmol/L et s’associe à des signes de déshydratation, tandis que l’hyponatrémie correspond à une natrémie inférieure à 135 mmol/L et s’associe à des signes d’hyperhydratation.

Compléments

• Le sodium contribue au maintien de l’osmolalité plasmatique.

• Les voies de sortie du sodium sont :

  • La voie digestive, par les selles
  • La voie cutanée, par la sueur
  • La voie rénale, par les urines

• L’aldostérone, hormone corticosurrénalienne agissant au niveau du rein, provoque la réabsorption du sodium.

• Le facteur natriurétique auriculaire, produit par la paroi de l’oreillette droite, inhibe la sécrétion d’aldostérone et augmente le débit de filtration glomérulaire.

• Lors d’une hyponatrémie, l’hypo-osmolalité plasmatique entraîne un déplacement de l’eau vers le secteur intracellulaire et peut provoquer un œdème cérébral.

💡 Astuce mémo

Hypernatrémie : déshydratation ; hyponatrémie : hyperhydratation

📖 7. Potassium, chlore et électrolytes

★ À maîtriser

• Le potassium est ionisé en solution et constitue le principal cation intracellulaire ; les érythrocytes en sont très riches.

• Le potassium joue un rôle important dans la contraction musculaire et cardiaque.

📌 L’hyperkaliémie est définie par une kaliémie supérieure à 5,5 mmol/L et expose à un risque d’arrêt cardiaque, tandis que l’hypokaliémie est définie par une kaliémie inférieure à 3,5 mmol/L et expose également à un risque d’arrêt cardiaque.

Compléments

• La concentration plasmatique de potassium est comprise entre 3,5 et 4,5 mmol/L.

• Le potassium est apporté par l’alimentation et ses sorties se font par voie urinaire et digestive.

📌 Au niveau rénal, la régulation du potassium varie en sens inverse de celle du sodium : la réabsorption de Na⁺ accompagne la sécrétion de K⁺, et inversement.

• Le chlore ionisé en Cl⁻ est principalement un anion extracellulaire et sa concentration plasmatique est comprise entre 95 et 105 mmol/L.

• Le chlore intervient dans la régulation du bilan hydrique.

💡 Astuce mémo

Na⁺ est surtout extracellulaire ; K⁺ est surtout intracellulaire

📖 8. Calcium, phosphore et magnésium

🔑 Notions clés & Définitions

• PTH : La PTH, ou parathormone, est une hormone peptidique hypercalcémiante sécrétée par les glandes parathyroïdes et impliquée dans la régulation du métabolisme phospho-calcique avec la forme active de la vitamine D.

★ À maîtriser

• En solution, le calcium est ionisé sous forme Ca²⁺ et constitue l’os avec le phosphore.

• Le calcium participe :

  • À la coagulation du sang
  • À la contraction musculaire
  • À la conduction du signal synaptique et à la libération des neurotransmetteurs

• Le phosphore entre dans la composition :

  • Des phospholipides
  • Des nucléotides
  • De l’os

Compléments

• Le phosphore participe au tamponnement du sang avec les protéines et les bicarbonates, ce qui contribue à maintenir le pH artériel entre 7,35 et 7,45.

• La phosphorylation des protéines par un groupement phosphate provenant de l’ATP est un mécanisme réversible de régulation de l’activité de certaines protéines.

• Au niveau rénal, la PTH stimule la transformation de la 25-hydroxyvitamine D en 1,25-dihydroxycholécalciférol, ce qui augmente l’absorption intestinale du calcium.

• Au niveau rénal, la PTH stimule la réabsorption du calcium et inhibe celle du phosphate.

• Au niveau osseux, la PTH favorise l’ostéolyse, qui libère du calcium et du phosphore dans le sang.

• Le magnésium ionisé sous forme Mg²⁺ entre dans la composition de l’os, participe à la conduction neuromusculaire et sert de cofacteur à certaines enzymes, dont l’ADN polymérase.

• Le soufre entre dans la composition :

  • De la cystéine
  • De la méthionine
  • De la taurine
  • De la thiamine (vitamine B1)
  • De la biotine (vitamine B8)
  • Du tissu conjonctif, notamment le cartilage, les tendons et l’os

📖 9. Homéostasie et régulation interne

🔑 Notions clés & Définitions

• Homéostasie : L’homéostasie est un état d’équilibre des compartiments internes compatible avec la vie, maintenu par des processus physiologiques qui gardent certaines constantes dans les limites normales.

📝 Points essentiels

• La régulation des concentrations s’exerce :
  • Au niveau des cellules
  • Au niveau des reins
  • Au niveau de l’intestin