Les Grandes Les Grandes Fonctions de Fonctions de l’organismel’organisme

GénéralitésGénéralités

Pouvez-vous donner une Pouvez-vous donner une définition de la Physiologie?définition de la Physiologie?

R: La Physiologie est l’étude du rôle des différentes fonctions de l’organisme dans le maintien de la vie

PhysiologieÉtude du fonctionnement des organismes vivants.

AnatomieÉtude des structures constituant les organismes vivants

1 - Principes de bases et 1 - Principes de bases et niveaux d’organisation niveaux d’organisation

structurale :structurale : Corps humain = système ouvert avec Corps humain = système ouvert avec

un milieu interneun milieu interne doit se protéger des perturbations de doit se protéger des perturbations de

l’environnement,l’environnement, dépendant de l’environnement dépendant de l’environnement

(échanges de chaleur, d’O2, de (échanges de chaleur, d’O2, de nutriments, de déchets et d’information)nutriments, de déchets et d’information)

Le corps humain comprend Le corps humain comprend différents niveaux d’organisation différents niveaux d’organisation structurale reliés de différentes structurale reliés de différentes façons :façons :

le niveau chimique :le niveau chimique :

le plus élémentaire de le plus élémentaire de l’organisation:l’organisation: atomes et molécules essentiels au atomes et molécules essentiels au

maintien de la vie (C, H, O, N, Ca, maintien de la vie (C, H, O, N, Ca, K et Na). Les combinaisons K et Na). Les combinaisons d’atomes forment des molécules d’atomes forment des molécules (protéines, glucides, lipides, (protéines, glucides, lipides, vitamines…).vitamines…).

le niveau cellulaire :le niveau cellulaire :

Groupement de molécules: Groupement de molécules: cellules cellules = unités structurales et = unités structurales et fonctionnelles d’un organisme fonctionnelles d’un organisme (cellules sanguines, (cellules sanguines, musculaires, nerveuses…). musculaires, nerveuses…).

contient des structures spécialisées contient des structures spécialisées (organites)(organites) qui remplissent une qui remplissent une fonction déterminée.fonction déterminée.

le niveau tissulaire :le niveau tissulaire :

groupes de cellules semblables = groupes de cellules semblables = tissus tissus

4 types fondamentaux de tissus du 4 types fondamentaux de tissus du corps :corps : tissus épithélial, musculaire, tissus épithélial, musculaire,

conjonctif et nerveux. conjonctif et nerveux.

le niveau organique :le niveau organique :

jonction de différents types de jonction de différents types de tissus = organe tissus = organe

fonctions définies et de forme fonctions définies et de forme reconnaissablereconnaissable

le niveau systémique :le niveau systémique :

ensemble d’organes = système ou ensemble d’organes = système ou appareil appareil

FonctionFonction

Muscle (organe)

Fibre (cellule) musculaire

Myofibrille (organite complexe constitué de groupe de filaments)

Myofilaments de myosine et d’actine (molécules)

Sarcomère (unité contractile→ myofibrille= sarcomères en série)

Système digestif

Epithélium gastrique (tissu)

Cellule pariétale

Molécules secrétées

Estomac (organe du tube digestif)

Système nerveuxSystème nerveux

Contrôle de l’ensemble des fonctions

Système musculaireSystème musculaire

Mouvement

Production de chaleur

Système cardio-Système cardio-vasculairevasculaire

Transport : - gaz (O2, CO2)

- nutriments

- déchets

Système cardio-Système cardio-vasculairevasculaire

Système respiratoireSystème respiratoire

Oxygénation du sang

Évacuation du gaz carbonique

Système endocrinienSystème endocrinien

Sécrétion d’hormones:

- contrôle de la glycémie

- contrôle de la reproduction

- contrôle de la croissance

- …..

Système osseuxSystème osseux

Soutien et protection des organes

Charpente sur laquelle agissent les muscles

Érythropoïèse

Système tégumentaireSystème tégumentaire

Protection des tissus internes

Système lymphatique et Système lymphatique et immunitaireimmunitaire

Défense de l’organisme contre l’agression

Système digestifSystème digestif

Dégradation des aliments

Approvisionnement sanguin en nutriments

Élimination des déchets

Système urinaireSystème urinaire

Élimination des déchets azotés

Régulation de l’équilibre hydrique, électrolytique et acido-basique.

Système génitalSystème génital

Reproduction

Interaction entre les Interaction entre les systèmessystèmes

2- Les processus vitaux :

le métabolisme :le métabolisme : somme de tous les processus somme de tous les processus

chimiques qui s’effectuent dans le chimiques qui s’effectuent dans le corpscorps

catabolisme (dégradation de catabolisme (dégradation de molécule) : fournit l’énergiemolécule) : fournit l’énergie

anabolisme (synthèse) utilise anabolisme (synthèse) utilise l’énergie du catabolismel’énergie du catabolisme

Ex: métabolisme des protéinesEx: métabolisme des protéines

la faculté de réponse :la faculté de réponse :

aptitude à détecter et à réagir aptitude à détecter et à réagir aux milieux externe et interneaux milieux externe et interne. . cellules spécifiques (capteurs)cellules spécifiques (capteurs)

Ex: PancréasEx: Pancréas

le mouvement :le mouvement :

du corps, des organes, des du corps, des organes, des cellules isolées, des organites cellules isolées, des organites cellulaires.cellulaires.

Ex: Ex: Contraction musculaire permet le Contraction musculaire permet le

déplacement d’un organe et du corps. déplacement d’un organe et du corps. Mouvement des globules blancsMouvement des globules blancs

la croissance :la croissance :

Augmentation en taille Augmentation en taille (dimension) et en complexité. (dimension) et en complexité.

Due à une augmentation du Due à une augmentation du nombre (hyperplasie) et/ou de nombre (hyperplasie) et/ou de la taille des cellules la taille des cellules (hypertrophie).(hypertrophie).

la différentiation :la différentiation :

changement par lequel les cellules non changement par lequel les cellules non spécialisées deviennent spécialisées.spécialisées deviennent spécialisées.

Ex : lignée érythroïdeEx : lignée érythroïde

la reproduction :la reproduction :

formation de nouvelles cellules formation de nouvelles cellules destinées à la croissance, à la destinées à la croissance, à la réparation ou au remplacement, réparation ou au remplacement,

production d’un être nouveau.production d’un être nouveau.

3 - L’homéostasie : le maintien des limites

physiologiques : Cellules : besoin d’un état Cellules : besoin d’un état

relativement stable pour relativement stable pour fonctionner efficacement =fonctionner efficacement = homéostasiehoméostasie. .

homéostasie perturbée de manière homéostasie perturbée de manière chronique = pathologiechronique = pathologie

Pour survie des cellules Pour survie des cellules composition composition des liquides extracellulaires et des liquides extracellulaires et intracellulaires doit varier le moins intracellulaires doit varier le moins possible autour de constantes possible autour de constantes physiologiques physiologiques

Trois compartiments Trois compartiments liquidiensliquidiens

Plasma (Plasma (intravasculaireintravasculaire))

Liquide interstitiel (entre les cellules)Liquide interstitiel (entre les cellules)((extravasculaire - extracellulaireextravasculaire - extracellulaire))

Liquide Liquide intracellulaireintracellulaire = cytosol = cytosol (liquide présent à l’intérieur de la (liquide présent à l’intérieur de la cellule).cellule).

Milieu interne et Milieu interne et homéostasiehoméostasie

substances dissoutes dans l’eau des liquides substances dissoutes dans l’eau des liquides extracellulaire et intracellulaire : gaz, extracellulaire et intracellulaire : gaz, nutriments et ions nécessaires au maintien nutriments et ions nécessaires au maintien de la vie.de la vie.

Homéostasie lorsque son milieu interne :Homéostasie lorsque son milieu interne : contient la concentration optimale de gaz, contient la concentration optimale de gaz,

de nutriments, d’ions et d’eau, de nutriments, d’ions et d’eau, a une température optimale,a une température optimale, a un volume optimal pour la santé des a un volume optimal pour la santé des

cellules.cellules.

Le StressLe Stress

Stress = perturbateur de Stress = perturbateur de l’homéostasie l’homéostasie déséquilibre déséquilibre interneinterne Stress systémique Stress systémique Stress neurogéniqueStress neurogénique

Mécanismes régulateurs Mécanismes régulateurs d’homéostasied’homéostasie

s’opposent aux forces du stress s’opposent aux forces du stress rééquilibrer le milieu intérieur rééquilibrer le milieu intérieur

Ex de la T° centraleEx de la T° centrale

Régulation de Régulation de l’homéostasie par les l’homéostasie par les systèmes nerveux et systèmes nerveux et

endocrinienendocrinien SNSN : : décele l’état de déséquilibredécele l’état de déséquilibre, ,

et et envoyant des messagesenvoyant des messages Ex : La concentration sanguine en Ex : La concentration sanguine en

oxygèneoxygène

Système endocrinienSystème endocrinien : moins : moins rapide (glandes rapide (glandes hormones) hormones)

Ex: GlycémieEx: Glycémie

Systèmes ou boucles de Systèmes ou boucles de rétroaction :rétroaction :

Un système de rétroaction comprend 3 Un système de rétroaction comprend 3 composantes fondamentales :composantes fondamentales : un récepteurun récepteur un centre de régulationun centre de régulation un effecteurun effecteur

Le récepteurLe récepteur capte/mesure changements d’homéostasie capte/mesure changements d’homéostasie + envoie l’info centre de régulation. + envoie l’info centre de régulation.

Centre de régulation :Centre de régulation : détermine le point auquel un détermine le point auquel un certain aspect corporel appelé certain aspect corporel appelé état contrôlé ou réguléétat contrôlé ou régulé doit être maintenudoit être maintenu Ex: FC, FV, pH, glycémie, T°Ex: FC, FV, pH, glycémie, T°

L’effecteurL’effecteur produit une réaction en réponse à centre de produit une réaction en réponse à centre de régulationrégulation

Ex : ThermostatEx : Thermostat

3. 3. L’homéostasie : le maintien des L’homéostasie : le maintien des limites physiologiqueslimites physiologiques

Un certain stimulus (stress) perturbe l’homéostasie dans un

état contrôlé qui est surveillé par les

récepteursqui envoient de l’

centre de régulationqui reçoit l’information et fournit une

information à un

réponse au

effecteursqui provoquent un changement ou une

réactionqui modifie l’état contrôlé

Retour à l’homéostasie quand la réaction ramène l’état contrôlé à la normale

Composantes d’un système de rétroaction

Ex: Ex: Régulation Régulation

de la de la températutempérature centralere centrale

4- Le niveau d’organisation chimique     Les éléments chimiques :Les éléments chimiques :

109 éléments chimiques dont 92 naturels109 éléments chimiques dont 92 naturels..

Corps humain: 26 des 92 Corps humain: 26 des 92 éléments naturels.éléments naturels. O, C, H et N = 96% de la masse O, C, H et N = 96% de la masse

corporelle corporelle Ca, P, K, S, Na, Cl, Fe, I et magnésium Ca, P, K, S, Na, Cl, Fe, I et magnésium

= 3,9% = 3,9%

Conservation des Conservation des élémentséléments

Pas d’apparition ni de perte d'élémentsPas d’apparition ni de perte d'éléments

Les composés Les composés chimiques et la chimiques et la

synthèse protéiquesynthèse protéique

Les composés chimiques et Les composés chimiques et la synthèse protéiquela synthèse protéique

Composés inorganiques Composés inorganiques : : habituellementhabituellement pas pas de carbone (C): Hde carbone (C): H22O, OO, O22, CO, CO22 et de nombreux et de nombreux sels, acides et bases.sels, acides et bases.

Composés organiquesComposés organiques : contiennent  : contiennent toujourstoujours du du carbone (C) et de l’hydrogène (H)carbone (C) et de l’hydrogène (H)

Chaînes de carbone = support de Chaînes de carbone = support de nombreuses substances des cellules vivantesnombreuses substances des cellules vivantes glucides (CHO), glucides (CHO), lipides, lipides, protéines, protéines, acides nucléiques acides nucléiques ATP (adénosine triphosphate)ATP (adénosine triphosphate)

1 - Les composés 1 - Les composés inorganiquesinorganiques

L’eauL’eau constitue 60% des globules rouges, 75% du tissu constitue 60% des globules rouges, 75% du tissu

musculaire et 92% du plasma sanguinmusculaire et 92% du plasma sanguin

différentes fonctions essentielles :différentes fonctions essentielles : solvant et milieu de suspension excellent  solvant et milieu de suspension excellent  l’eau participe aux réactions chimiquesl’eau participe aux réactions chimiques l’eau absorbe et libère la chaleur très l’eau absorbe et libère la chaleur très

lentement lentement  l’eau a besoin d’une grande quantité de l’eau a besoin d’une grande quantité de

chaleur pour passer d’un état liquide à un chaleur pour passer d’un état liquide à un état gazeux état gazeux 

L’eau sert de lubrifiant L’eau sert de lubrifiant 

maintien du pH : les maintien du pH : les systèmes tamponssystèmes tampons

pH doit rester dans des normes pH doit rester dans des normes physiologiques (homéostasie)physiologiques (homéostasie)

Sang: 7.35 < pH < 7.45Sang: 7.35 < pH < 7.45 Urine: 4.6 < pH < 8.0)Urine: 4.6 < pH < 8.0) Suc gastrique 1.2 < pH < 3.0. Suc gastrique 1.2 < pH < 3.0.

Régulation du pH grâce aux systèmes Régulation du pH grâce aux systèmes tampons.tampons.

Système tampon: convertit bases ou Système tampon: convertit bases ou acides forts en bases ou acides faiblesacides forts en bases ou acides faibles

2 - Les composés 2 - Les composés organiquesorganiques

CHO et parfois soufre (S) et CHO et parfois soufre (S) et phosphore (P).phosphore (P).

bonne source d’énergiebonne source d’énergie Qui peuvent s’unir entre elles (polymères) Qui peuvent s’unir entre elles (polymères) Qui peuvent être Qui peuvent être dégradées (hydrolyse)dégradées (hydrolyse)

A- Les glucides (CA- Les glucides (CnnHH2n2nOOnn)) 2 à 3% du poids corporel total2 à 3% du poids corporel total Principale fonction : fournir de Principale fonction : fournir de

l’énergie (ATP) rapidement en vue l’énergie (ATP) rapidement en vue de produire des réactions de produire des réactions métaboliques. métaboliques.

peuvent servir à former des réserves peuvent servir à former des réserves nutritives (glycogène hépatique). nutritives (glycogène hépatique).

3 groupes principaux : 3 groupes principaux : les monosaccharides :les monosaccharides : 3 à 7 C 3 à 7 C les disaccharides les disaccharides  les polysaccharides les polysaccharides 

B- Les lipides : 25% du B- Les lipides : 25% du poids chez des adultes poids chez des adultes

maigresmaigres

CHO, mais rapport H/O est différent de CHO, mais rapport H/O est différent de 2/1 2/1

la plupart des lipides sont insolubles la plupart des lipides sont insolubles dans l’eau (hydrophobes) dans l’eau (hydrophobes) ne peuvent ne peuvent circuler librement dans le sang qui circuler librement dans le sang qui est aqueuxest aqueux

Transport dans le sang en s’unissant Transport dans le sang en s’unissant à des protéines à des protéines lipoprotéines lipoprotéines hydrosolubleshydrosolubles

Les familles de lipidesLes familles de lipides

Plusieurs familles: Plusieurs familles: TriglycéridesTriglycérides PhospholipidesPhospholipides StéroïdesStéroïdes Autres lipidesAutres lipides

Triglycérides (TG) ou graisses Triglycérides (TG) ou graisses neutresneutres

Un TG = glycérol + acides gras.Un TG = glycérol + acides gras.

les plus abondants dans le corps et les régimes les plus abondants dans le corps et les régimes alimentairesalimentaires

la + grande source d’énergie chimique la + grande source d’énergie chimique Une molécule de glycérol = 3 atomes C = Une molécule de glycérol = 3 atomes C =

support des TG. support des TG. A chacun de ces atomes C, est fixé un A chacun de ces atomes C, est fixé un

acide gras par des réactions de synthèse acide gras par des réactions de synthèse par déshydratation.par déshydratation.

Hydrolyse d’un TGHydrolyse d’un TG glycérol et des acides glycérol et des acides gras. gras.

Triglycérides (TG) ou graisses Triglycérides (TG) ou graisses neutresneutres

Les graisses saturéesLes graisses saturées

= TG qui contiennent que des = TG qui contiennent que des liaisons covalentes entre les atomes liaisons covalentes entre les atomes de C des acides gras. de C des acides gras. Chaque C lié au nombre maximal de Chaque C lié au nombre maximal de

H (AG saturé en H) H (AG saturé en H)

TG renfermant de nombreux acides TG renfermant de nombreux acides gras saturés gras saturés tissus animaux. tissus animaux.

Les graisses Les graisses monoinsaturéesmonoinsaturées

contiennent une double liaison contiennent une double liaison covalente entre deux atomes C : covalente entre deux atomes C : elles ne sont donc pas complètement elles ne sont donc pas complètement saturées d’atomes H saturées d’atomes H huile d’olive et d’arachide : riches en huile d’olive et d’arachide : riches en

TG assortis d’acides gras TG assortis d’acides gras monoinsaturées. monoinsaturées.

Les graisses polyinsaturéesLes graisses polyinsaturées

contiennent plus d’une double contiennent plus d’une double liaison covalente entre les atomes C liaison covalente entre les atomes C des acides gras. des acides gras. huiles de maïs, de tournesol, de sésame, huiles de maïs, de tournesol, de sésame,

de soja de soja pourcentage élevé d’acides pourcentage élevé d’acides gras polyinsaturés.gras polyinsaturés.

Localisation des TGLocalisation des TG

Tissus adipeux sous-cutané Tissus adipeux sous-cutané (adipocyte) ou autour de certains (adipocyte) ou autour de certains organesorganes Protection, isolationProtection, isolation Réserve d’énergieRéserve d’énergie

Les PhospholipidesLes Phospholipides

Support de glycérol (idem TG)Support de glycérol (idem TG) 2 AG fixés aux deux premiers C2 AG fixés aux deux premiers C un groupement phosphate (POun groupement phosphate (PO44

3-3-) + un ) + un groupement azoté liés au 3groupement azoté liés au 3èmeème C = C = tête tête

Tête polaireTête polaire (peut se lier à l (peut se lier à l’eau’eau)) Les 2 AG: non polairesLes 2 AG: non polaires (ne (ne

peuvent interagir qu’avec peuvent interagir qu’avec d’autres lipides).d’autres lipides).

Localisation des Localisation des phospholipidesphospholipides

membrane de chaque cellule = membrane de chaque cellule = bicouche lipidique composée de bicouche lipidique composée de phospholipides alignés par les phospholipides alignés par les queues en double rangqueues en double rang

Transport des lipides dans le plasmaTransport des lipides dans le plasma

Les stéroïdesLes stéroïdes

Formés à partir du cholestérolFormés à partir du cholestérol

hormones sexuelles (testostérone, hormones sexuelles (testostérone, oestrogènes, progestérone)oestrogènes, progestérone)

Hormones corticosurrénales: cortisol Hormones corticosurrénales: cortisol (contrôle glycémie), aldostérone (contrôle glycémie), aldostérone (régulation des sels et de l’eau)(régulation des sels et de l’eau)

sels biliaires : synthétisé par le foie; sels biliaires : synthétisé par le foie; favorise digestion et absorption des favorise digestion et absorption des graissesgraisses

vitamine D: synthétisée dans la peau vitamine D: synthétisée dans la peau sous l’effet des UV ; joue un rôle dans sous l’effet des UV ; joue un rôle dans la croissance osseusela croissance osseuse

4 anneaux d’atomes de C4 anneaux d’atomes de C non polaires et liposolublesnon polaires et liposolubles

Pas seulement Pas seulement athérosclérose :athérosclérose : composant des membranes cellulaires composant des membranes cellulaires sert de produit de départ en vue des la sert de produit de départ en vue des la

synthèse d’autres stéroïdes vitauxsynthèse d’autres stéroïdes vitaux

Vitamines LiposolublesVitamines Liposolubles

A : pigment photorécepteur de la A : pigment photorécepteur de la rétinerétine

E : anti-radicalaireE : anti-radicalaire

K : sert à la coagulation sanguineK : sert à la coagulation sanguine

LipoprotéinesLipoprotéines

Ensemble formé de lipides et de Ensemble formé de lipides et de protéines;protéines;

Sert au transport des AG et du Sert au transport des AG et du cholestérol dans le sang (Ex : HDL, cholestérol dans le sang (Ex : HDL, LDL)LDL)

C-Les protéinesC-Les protéines

12 à 18% de protéines dans un 12 à 18% de protéines dans un corps ordinaire et maigre.corps ordinaire et maigre.

structure plus complexe et structure plus complexe et fonctions plus variées que celles fonctions plus variées que celles des glucides ou des lipides. des glucides ou des lipides.

Rôle des protéinesRôle des protéines

StructuralStructural = matériaux de base = matériaux de base cellulaires cellulaires collagène dans l’oscollagène dans l’os kératine dans la peau, les cheveux et les kératine dans la peau, les cheveux et les

onglesongles TransportTransport

transport de l’O2 par l’hémoglobine, transport de l’O2 par l’hémoglobine, Glut et le glucose, … Glut et le glucose, …

Rôle des protéinesRôle des protéines

Physiologiques :Physiologiques : enzymes catalysent (accélèrent) la enzymes catalysent (accélèrent) la

plupart des réactions chimiques plupart des réactions chimiques ATPase, enzymes du cycle de krebs, lipase, ATPase, enzymes du cycle de krebs, lipase,

d’autres protéines fournissent le d’autres protéines fournissent le mécanisme nécessaire dans la mécanisme nécessaire dans la contraction musculaire (myosine, contraction musculaire (myosine, actine). actine).

anticorps (immunoglobulines) = anticorps (immunoglobulines) = protéines de défenses contre les protéines de défenses contre les microbes. microbes.

Contrôle de l’homéostasie Contrôle de l’homéostasie hormones : hormones : érythropoïétine, insuline…érythropoïétine, insuline… Albumine (régulation du pH)Albumine (régulation du pH)

Rôle des protéinesRôle des protéines

Composition des Composition des protéinesprotéines

contiennent toujours du C, H, O et N. contiennent toujours du C, H, O et N. Parfois aussi du S. Parfois aussi du S.

1 protéine = assemblage de plusieurs acides 1 protéine = assemblage de plusieurs acides aminésaminés

20 types 20 types d’acides aminés qui d’acides aminés qui comprennent toujours : comprennent toujours : un un groupement aminegroupement amine (-NH2), (-NH2), un un groupement carboxylegroupement carboxyle (acide) (-COOH) et (acide) (-COOH) et une une chaîne latéralechaîne latérale (groupement R). (groupement R).

Formation d’une Formation d’une protéineprotéine

un acide aminé s’unit à un deuxième, puis un un acide aminé s’unit à un deuxième, puis un troisième s’ajoute aux deux premiers…. troisième s’ajoute aux deux premiers….

La liaison entre chaque paire d’acides aminés La liaison entre chaque paire d’acides aminés s’appelle la s’appelle la liaison peptidiqueliaison peptidique (entre le (entre le groupement carboxyle d’un acide aminé et le groupement carboxyle d’un acide aminé et le groupement amine d’un autre acide aminé)groupement amine d’un autre acide aminé) dipeptide, tripeptide, …, polypeptide. dipeptide, tripeptide, …, polypeptide.

Une protéine peut être former de plusieurs Une protéine peut être former de plusieurs chaînes polypeptidiques (l’hémoglobine en a 4).chaînes polypeptidiques (l’hémoglobine en a 4).

Protéine en milieu hostile (pH Protéine en milieu hostile (pH modifiée, température modifiée, température modifiée…): se dénature et modifiée…): se dénature et perdre sa forme caractéristique perdre sa forme caractéristique perte de fonctionnalitéperte de fonctionnalité Exemple : la cuisson de l’œufExemple : la cuisson de l’œuf

Le cas des enzymesLe cas des enzymes

spécifiquesspécifiques (hexokinase, (hexokinase, phosphofructokinase, …)phosphofructokinase, …) Associée à un substrat Associée à un substrat catalyse catalyse conditions optimales pour l’efficacité conditions optimales pour l’efficacité

d’une enzyme d’une enzyme Certaines enzymes ont besoin de Certaines enzymes ont besoin de

cofacteurs ou de coenzymes afin de cofacteurs ou de coenzymes afin de fonctionner efficacement. fonctionner efficacement.

D - Les acides nucléiquesD - Les acides nucléiques

dans les noyaux des cellulesdans les noyaux des cellules Sont composés de C, O, H, N, PSont composés de C, O, H, N, P

2 types:2 types:

1.1. ADN :ADN : acide désoxyribonucléique acide désoxyribonucléique code génétique de la cellulecode génétique de la cellule gène = segment d’une molécule d’ADN gène = segment d’une molécule d’ADN

= régule la synthèse protéique= régule la synthèse protéique

2.2. ARN :ARN : acide ribonucléique acide ribonucléique transmet les directives reçues des transmet les directives reçues des

gènes afin de guider chaque gènes afin de guider chaque assemblage d’acides aminés en assemblage d’acides aminés en protéines dans la celluleprotéines dans la cellule

Unité de base : nucléotideUnité de base : nucléotide ADN = assemblage de nucléotidesADN = assemblage de nucléotides 1 nucléotide = assemblage de 3 1 nucléotide = assemblage de 3

composants:composants: Base azotéeBase azotée Un pentose (désoxyribose)Un pentose (désoxyribose) Un groupement phosphateUn groupement phosphate

5 bases azotées: Adénine & Thymine, 5 bases azotées: Adénine & Thymine, Guanine & Cytosine, UracileGuanine & Cytosine, Uracile

Un acide nucléiqueUn acide nucléique

L’ADNL’ADN

La synthèse protéiqueLa synthèse protéique

A partir de l’ADN sur les ribosomesA partir de l’ADN sur les ribosomes dépend de la collaboration de plusieurs dépend de la collaboration de plusieurs

classes d’ARN et nécessite une série classes d’ARN et nécessite une série d’étapes préalables. d’étapes préalables.

gènegène (une section de la molécule d' (une section de la molécule d'ADNADN) ) sert de matrice pour la synthèse d'une sert de matrice pour la synthèse d'une protéineprotéine. .

2 phases : 2 phases : Transcription Transcription TraductionTraduction..

La transcriptionLa transcription

un morceau particulier d'un morceau particulier d'ARNARN ( (ARNARN messager messager (ARNm))(ARNm)) est construit à est construit à l'aide d'une séquence génétique l'aide d'une séquence génétique particulière comme matrice. particulière comme matrice.

1.1. Des Des enzymesenzymes déroulent une partie de déroulent une partie de l'hélice d'ADN et rompent les liaisons l'hélice d'ADN et rompent les liaisons entre les paires de base complémentaires entre les paires de base complémentaires

2.2. Un brin complémentaire d'ARN messager Un brin complémentaire d'ARN messager est synthétisé, utilisant comme matrice est synthétisé, utilisant comme matrice l'un des brins de l'ADN non déroulés. l'un des brins de l'ADN non déroulés.

3.3. une fois que l'ARN messager une fois que l'ARN messager complémentaire est formé, le segment complémentaire est formé, le segment d'ADN reprend sa forme originale d'ADN reprend sa forme originale création d'une molécule d'ARN création d'une molécule d'ARN messager complémentaire à une section messager complémentaire à une section donnée d'ADN (qui constitue un gène). donnée d'ADN (qui constitue un gène).

4.4. ARN messager libre de sortir du noyau ARN messager libre de sortir du noyau par les pores de la membrane nucléaire par les pores de la membrane nucléaire vers le cytosol pour être traduit vers le cytosol pour être traduit

La traductionLa traduction Chaque séquence de trois bases d'ARN Chaque séquence de trois bases d'ARN

messager code pour un acide aminé messager code pour un acide aminé particulier. particulier.

Ribosomes : Ribosomes : s'attachent au brin d'ARN messager s'attachent au brin d'ARN messager descendent, « lisant » ainsi la séquence de descendent, « lisant » ainsi la séquence de

nucléotides et reconstituant la protéine nucléotides et reconstituant la protéine adéquate à mesure qu'ils se déplacent. adéquate à mesure qu'ils se déplacent.

ARN de transfert (ARNt) transporte les divers ARN de transfert (ARNt) transporte les divers acides aminés et ARNr (ribosomal). acides aminés et ARNr (ribosomal).

Triplet de nucléotides : code pour un Triplet de nucléotides : code pour un acide aminé = acide aminé = codoncodon

5- La cellule5- La cellule

Bactérie (2 µm)

Virus (50 à 100 nm)

Protéine ~ 3 nm

Si une cellule animale avait la taille d'un immeuble de six logements

1 µm = 1/1000 mm

1 nm = 1/1000 µm

Tous les tissus végétaux ou animaux sont faits de petites unités: les cellules

Surface de la peau (grenouille)

On connaît près de 200 types différents de cellules dans le corps humain. Chaque type remplit une fonction précise.

cellule

La théorie cellulaire

• Tous les êtres vivants sont faits de cellules (au moins une cellule).

• La cellule est l'unité de base du vivant.

Un être humain contient quelque chose comme 100 000 milliards de cellules (1014). Chacune de

ces cellules est un être vivant.

• Toute cellule provient d'une autre cellule

Trois concepts découlent de la théorie cellulaire:

1. Unité du vivant

3. Il n'y a pas de limite entre la vie et la mort

2. Homéostasie

1. Unité du vivant

Les cellules de tous les êtres vivants sont très semblables les unes par rapport aux autres.

Au niveau microscopique, il n'y a que très peu de différences entre les espèces.

Le fonctionnement des cellules change peu d'une espèce à l'autre.

2. Homéostasie

Les cellules ne peuvent survivre que si le milieu dans lequel elles baignent demeure stable. Elles ne tolèrent que très peu de changement (sauf rares exceptions).

Demeurer en vie = maintenir son homéostasie.

Homéostasie=

Propriété des êtres vivants à maintenir leur milieu interne STABLE

Homéostasie=

Propriété des êtres vivants à maintenir leur milieu interne STABLE

Doit demeurer le plus constant possible

3. Il n'y a pas de limite entre la vie et la mort

La vie se définit au niveau cellulaire.

Qu'est-ce qu'une cellule vivante?

À quel moment peut-on dire qu'un pluricellulaire est mort?

NoyauNoyauCentre de contrôle de Centre de contrôle de la cellulela cellule

CytoplasmeCytoplasmeLieu de la plupart des Lieu de la plupart des activités cellulairesactivités cellulaires

Membrane Membrane plasmiqueplasmique(cytoplasme)(cytoplasme)Contrôle le passage Contrôle le passage des substances vers des substances vers la cellule et en la cellule et en dehors de la celluledehors de la cellule

Le noyauLe noyau Contient l’ADNContient l’ADN Pratiquement tout l’ADN est entouré Pratiquement tout l’ADN est entouré

par une membrane nucléaire.par une membrane nucléaire.

ADN: organisé en chromosomes ADN: organisé en chromosomes séparés séparés

Dans une cellule humaine, il existe Dans une cellule humaine, il existe 23 23 paires de chromosomes (46 paires de chromosomes (46 chromosomes).chromosomes).

NUCLÉOPLASMENUCLÉOPLASME Liquide semi- visqueux (eau, sels, protéines solubles, Liquide semi- visqueux (eau, sels, protéines solubles,

sucres, etc.).sucres, etc.). Fournit un milieu favorable à l'activité du noyauFournit un milieu favorable à l'activité du noyau

CHROMATINECHROMATINE Matériel génétique : ADN et protéines.Matériel génétique : ADN et protéines.

NUCLÉOLENUCLÉOLE Un ou plusieurs.Un ou plusieurs. Formé d'ADN nucléolaire, d'ARN ribosomique et de Formé d'ADN nucléolaire, d'ARN ribosomique et de

protéines.protéines. Lieu de l'assemblage des ribosomes.Lieu de l'assemblage des ribosomes.

MEMBRANE NUCLÉAIREMEMBRANE NUCLÉAIRE Double, séparée par un espace, percée de pores, en Double, séparée par un espace, percée de pores, en

continuité avec la membrane du REG.continuité avec la membrane du REG. Contrôle les échanges entre le noyau et le cytoplasmeContrôle les échanges entre le noyau et le cytoplasme

Le cytoplasmeLe cytoplasme = CYTOSOL= CYTOSOL

Liquide semi-visqueux (eau, ions, protéines, Liquide semi-visqueux (eau, ions, protéines, sucres…)sucres…)

Fournit un milieu favorable à l'activité cellulaireFournit un milieu favorable à l'activité cellulaire

ORGANITES MEMBRANEUXORGANITES MEMBRANEUX RÉTICULUM ENDOPLASMIQUE GRANULEUX RÉTICULUM ENDOPLASMIQUE GRANULEUX

(REG)(REG) RÉTICULUM ENDOPLASMIQUE LISSE (REL)RÉTICULUM ENDOPLASMIQUE LISSE (REL) APPAREIL DE GOLGI (AG)APPAREIL DE GOLGI (AG) VACUOLES NUTRITIVES ET VÉSICULESVACUOLES NUTRITIVES ET VÉSICULES LYSOSOMESLYSOSOMES MITOCHONDRIESMITOCHONDRIES PEROXYSOMESPEROXYSOMES

Les organites de la cellule animaleLes organites de la cellule animale

Le réticulum endoplasmique granuleux Le réticulum endoplasmique granuleux (REG)(REG)

Réseau membraneux de tubules et de sacs applatis

Granules = ribosomes

2 rôles principaux Produire des vésicules

de transition destinées à l'AG (assemblage des glycoprotéines et emballage)

Produire des membranes internes et des vésicules de membrane

Un rôle du REG : produire des vésicules de transition

Le REG capte les protéines que les ribosomes accrochés à sa membrane fabriquent.

Le REG sucre ces protéines.

Le REG emballe ces protéines sucrées (glycoprotéines) dans des vésicules de transition qui se dirigent vers l'appareil de Golgi.

Un rôle du REG : produire des membranes

Le réticulum endoplasmique lisse (REL)

Réseau membraneux de tubules et de sacs applatis (pas de ribosomes)

Plusieurs rôles Synthétiser des lipides Détoxiquer les médicaments

et les autres drogues Produire des membranes

internes et des vésicules de membranes

Libérer le glucose vers le sang (cellules hépatiques)

Accumuler des ions Ca+

(cellules musculaires)

L'appareil de Golgi (AG)L'appareil de Golgi (AG) Empilement de saccules membraneux

Deux rôles principaux Modifier les protéines qu'il reçoit Trier ces protéines et les emballer dans les

vésicules de sécrétion ou dans les lysosomes.

Vésicules de sécrétion (venant de AG) fusionnent avec la membrane plasmique et déversent leur contenu à l'extérieur de la cellule.

Contenu des vésicules : hormones enzymes des molécules

structurantes

Les vacuoles nutritivesLes vacuoles nutritives

Issue de la phagocytose.

Par évagination de la membrane.

Rôle Permet

l'absorption de grosses particules par la cellule, telle une bactérie.

Les vésicules de pinocytoseLes vésicules de pinocytose

Par invagination de la membrane.

Contient des gouttelettes et des électrolytes.

Rôle Permettre

l'absorption de gros ions fortement chargés

Les lysosomesLes lysosomes Vésicule remplie

d'enzymes Provient de AG et

parfois directement du REG.

Rôles Digérer le contenu des

vacuoles et des vésicules.

Digérer les vieux organites cellulaires.

La mitochondrie 2 membranes.2 membranes.

RôleRôle Lieu essentiel de la Lieu essentiel de la

respiration cellulaire, le respiration cellulaire, le processus métabolique processus métabolique qui permet de dégrader qui permet de dégrader les substrats grâce à les substrats grâce à l'oxygène afin de produire l'oxygène afin de produire de l'ATP (la source de l'ATP (la source d'énergie principale de la d'énergie principale de la cellule).cellule).

ATP ou adénosine ATP ou adénosine triphosphatetriphosphate

L'ATP est fabriqué en de multiples exemplaires par les mitochondries.

Rôle de l'ATPSource d'énergie pour la plupart des réactions cellulaires qui l'exigent.

La membrane plasmiqueLa membrane plasmique 2 couches de

lipides dans lesquelles sont insérées des protéines

Des sucres s'attachent à la surface externe de la membrane.

Rôles généraux Délimite la cellule de son

environnement. Contrôle les échanges cellulaires avec le

milieu via les phénomènes membranaires

Permet aux cellules de se reconnaître entre elles et de s'aggréger en tissus (grâce aux sucres de surface)

Permet le déclenchement du processus immunitaire.

Pour régler ces Pour régler ces mécanismes, les mécanismes, les cellules doivent cellules doivent

communiquer entre communiquer entre elleselles

Transport membranaireTransport membranaire

Nos cellules baignent dans un liquide Nos cellules baignent dans un liquide extracellulaire (liquide interstitiel) extracellulaire (liquide interstitiel) AA , AG, AA , AG, sucres, vitam., hormones, sucres, vitam., hormones, neurotransmetteurs , sels et déchetsneurotransmetteurs , sels et déchets

Chaque cellule doit prendre dans ce liquide Chaque cellule doit prendre dans ce liquide les substances dont elle a besoin et empêcher les substances dont elle a besoin et empêcher l'entrée des substances excédentairesl'entrée des substances excédentaires

Membrane = barrière à perméabilité Membrane = barrière à perméabilité sélective ou différentielle, c'est‑à‑dire qu'elle sélective ou différentielle, c'est‑à‑dire qu'elle ne laisse passer que certaines substances, en ne laisse passer que certaines substances, en excluant de nombreux produits indésirables excluant de nombreux produits indésirables (cellule endommagée (cellule endommagée barrière perméable) barrière perméable)

Transport membranaireTransport membranaire

2 types de mouvement à travers la 2 types de mouvement à travers la membrane plasmique :membrane plasmique :

- actif (la cellule dépense - actif (la cellule dépense une énergie métabolique (ATP) pour une énergie métabolique (ATP) pour transporter la substance en question à transporter la substance en question à travers la membrane)travers la membrane)

- passif (les molécules - passif (les molécules traversent la membrane sans que la traversent la membrane sans que la cellule fournisse d'énergie). cellule fournisse d'énergie).

Mécanismes passifs: Mécanismes passifs: diffusiondiffusion

rôle important dans toutes les cellules de rôle important dans toutes les cellules de l'organisme l'organisme

La diffusion est la tendance qu'ont les molécules La diffusion est la tendance qu'ont les molécules et les ions à se répandre dans l'environnement :et les ions à se répandre dans l'environnement : les molécules vont des endroits où les molécules vont des endroits où leur leur

concentration est forte vers les endroits où leur concentration est forte vers les endroits où leur concentration est plus faibleconcentration est plus faible

on dit qu'elles diffusent suivant leur on dit qu'elles diffusent suivant leur gradient de gradient de concentration. concentration.

Plus la différence de concentration entre deux Plus la différence de concentration entre deux endroits est élevée, plus le mouvement net de endroits est élevée, plus le mouvement net de diffusion des particules est important.diffusion des particules est important.

Diffusion passiveDiffusion passive

2 types: - diffusion simple 2 types: - diffusion simple (substances non polaires ou (substances non polaires ou liposolubles) : pour solvants = liposolubles) : pour solvants = osmoseosmose

- diffusion facilitée- diffusion facilitée

Diffusion simple Diffusion simple substances non polaires et liposolubles substances non polaires et liposolubles

diffusent directement à travers la diffusent directement à travers la bicouche lipidique (0bicouche lipidique (022, CO, CO22, graisses, , graisses, alcool)alcool)

substances polaires (chargées) diffusent substances polaires (chargées) diffusent par pores par pores

certains pores sont toujours ouverts, certains pores sont toujours ouverts, alors que d'autres sont munis d'une alors que d'autres sont munis d'une porte qu'ils peuvent ouvrir ou fermer en porte qu'ils peuvent ouvrir ou fermer en réponse à divers signaux chimiques ou réponse à divers signaux chimiques ou électriquesélectriques

Diffusion simpleDiffusion simple

OsmoseOsmose

Comme l'eau est fortement polaire, Comme l'eau est fortement polaire, elle ne peut pas traverser la elle ne peut pas traverser la bicouche lipidique, mais elle peut bicouche lipidique, mais elle peut passer facilement dans les pores passer facilement dans les pores

L'osmose a lieu quand la L'osmose a lieu quand la concentration d'eau n'est pas la concentration d'eau n'est pas la même des deux côtés d'une même des deux côtés d'une membranemembrane

Osmolarité : concentration totale de Osmolarité : concentration totale de toutes les particules d’une solution toutes les particules d’une solution

Différences d’osmolarité Différences d’osmolarité diffusion pour égalité de diffusion pour égalité de

concentrationsconcentrations

Diffusion facilitée Diffusion facilitée

glucose = non lipo solubles et trop glucose = non lipo solubles et trop volumineux pour passer par les pores de volumineux pour passer par les pores de la membrane plasmique la membrane plasmique traverse traverse celle‑ci très rapidement grâce à la celle‑ci très rapidement grâce à la diffusion facilitéediffusion facilitée

combinaison à des transporteurs combinaison à des transporteurs protéiques présents dans la membrane protéiques présents dans la membrane plasmique plasmique

Diffusion facilitée = extrêmement Diffusion facilitée = extrêmement sélectivesélective

Diffusion facilitéeDiffusion facilitée

Mécanismes actif:Mécanismes actif:

Dans tous les cas où la cellule Dans tous les cas où la cellule consomme l'énergie qu'elle contient consomme l'énergie qu'elle contient sous forme d'ATP pour faire passer sous forme d'ATP pour faire passer des substances à travers la des substances à travers la membranemembrane

2 principaux mécanismes actifs :2 principaux mécanismes actifs : transport actif transport actif transport vésiculairetransport vésiculaire

Transport actifTransport actif

= pompage ; ressemble à la diffusion = pompage ; ressemble à la diffusion facilitée (transporteurs protéiques facilitée (transporteurs protéiques spécifiques) spécifiques)

déplace les solutés (acides aminés et déplace les solutés (acides aminés et ions) « à contre‑courant », c'est‑à‑dire ions) « à contre‑courant », c'est‑à‑dire contre leur gradient de concentrationcontre leur gradient de concentration consommation d'énergie (ATP)consommation d'énergie (ATP)

Souvent couplésSouvent couplés

Pompe NAPompe NA++ - K - K++

Transport vésiculaire (en Transport vésiculaire (en vrac) vrac)

2 principaux modes : exocytose et 2 principaux modes : exocytose et endocytose.endocytose.

ExocytoseExocytose = passage de substances de = passage de substances de l'intérieur de la cellule à l'espace l'intérieur de la cellule à l'espace extracellulaire (sécrétion d'hormones, extracellulaire (sécrétion d'hormones, libération de neurotransmetteurs, libération de neurotransmetteurs, élimination des déchets) élimination des déchets)

sac membraneux (vésicule) qui migre vers la sac membraneux (vésicule) qui migre vers la membrane plasmique, fusionne avec elle et membrane plasmique, fusionne avec elle et déverse son contenu à l'extérieur de la déverse son contenu à l'extérieur de la cellulecellule

ExocytoseExocytose

Transport vésiculaire (en Transport vésiculaire (en vrac)vrac)

EndocytoseEndocytose : macromolécules qui : macromolécules qui entrent dans la cellule entrent dans la cellule

invagination de la membrane invagination de la membrane plasmique plasmique

3 formes d'endocytose: 3 formes d'endocytose: phagocytose (macrophages)phagocytose (macrophages) pinocytose (toutes les cellules)pinocytose (toutes les cellules) endocytose par récepteurs interposésendocytose par récepteurs interposés

EndocytoseEndocytose

Qu’est-ce que le milieu Qu’est-ce que le milieu intérieur?intérieur?

Le milieu intérieur du corps est Le milieu intérieur du corps est constitué par le liquide constitué par le liquide extracellulaire dans lequel baignent extracellulaire dans lequel baignent toutes les cellules.toutes les cellules.

Quels sont les échanges cellulaires Quels sont les échanges cellulaires indispensables à la vie de la cellule indispensables à la vie de la cellule entre le liquide intracellulaire et le entre le liquide intracellulaire et le

milieu extracellulaire?milieu extracellulaire? Pour assurer son activité métabolique basale, la Pour assurer son activité métabolique basale, la

cellule doit synthétiser de l'ATP à partir de la cellule doit synthétiser de l'ATP à partir de la dégradation de nutriments prélevés dans le milieu dégradation de nutriments prélevés dans le milieu extracellulaire. extracellulaire.

Ces nutriments sont des substrats énergétiques Ces nutriments sont des substrats énergétiques (glucides, lipides), des acides aminés nécessaires à la (glucides, lipides), des acides aminés nécessaires à la biosynthèse des protéines cellulaires. biosynthèse des protéines cellulaires.

Le catabolisme aérobie exige de l'oxygène prélevé Le catabolisme aérobie exige de l'oxygène prélevé dans le milieu extracellulaire.dans le milieu extracellulaire.

A l'inverse, les déchets produits par la cellule tels que A l'inverse, les déchets produits par la cellule tels que le C0le C022 sont rejetés dans le milieu extra‑cellulaire. sont rejetés dans le milieu extra‑cellulaire.