Revision sheet: Anatomie et physiologie cellulaires

📋 Plan du Cours

1. Organisation du vivant
2. Cellule et membrane plasmique
3. Cytoplasme, noyau et organites
4. Synthèse et division cellulaires
5. Transports membranaires
6. Génétique et hérédité
7. Tissus et histologie
8. Hérédité récessive liée à X
9. Organisation des tissus et organes
10. Tissu épithélial et glandes
11. Tissu conjonctif
12. Types et fonctionnement des muscles
13. Organisation du système nerveux
14. Neurone et influx nerveux
15. Organisation et protection du système nerveux
16. Cerveau et aires corticales
17. Tronc cérébral et cervelet
18. Moelle épinière et nerfs périphériques

📖 1. Organisation du vivant

🔑 Notions clés & Définitions

• Cellule : La plus petite quantité de matière vivante capable de vivre de manière autonome et de se reproduire, et constitue l’unité de base des systèmes vivants.
• Anatomie : La science descriptive et nominative qui décrit, schématise et nomme les parties du corps.
• Physiologie : La science qui étudie le fonctionnement des différentes parties du corps.

📝 Points essentiels

• Les êtres vivants comprennent les végétaux, les animaux, les champignons, les bactéries, les protozoaires et les algues; les virus ne sont pas véritablement considérés comme des êtres vivants car ils ne sont pas autonomes et ne se reproduisent pas seuls.

• Les principales macromolécules du vivant sont les protéines, les lipides, les glucides et les acides nucléiques constitués d’ADN et d’ARN.

• Les principaux tissus du vivant sont les tissus épithéliaux, musculaires, nerveux et conjonctifs.

💡 Astuce mémo

Atome → molécule → organite → cellule → tissu → organe → système

📖 2. Cellule et membrane plasmique

🔑 Notions clés & Définitions

• Membrane plasmique : Une mosaïque fluide qui protège la cellule, lui donne sa forme et contrôle sélectivement les échanges entre le milieu extracellulaire et le cytoplasme.
• Phospholipide : Possède une partie hydrophobe tournée vers l’intérieur de la bicouche et des parties hydrophiles de phosphate tournées vers les milieux aqueux.

📝 Points essentiels

📌 Les cellules procaryotes ne possèdent pas de noyau mais possèdent un matériel génétique, tandis que les cellules eucaryotes possèdent un noyau; les bactéries sont procaryotes et les animaux, végétaux, champignons et protozoaires sont eucaryotes.

• La membrane plasmique comprend principalement une bicouche de phospholipides, des protéines intrinsèques et extrinsèques, des glucides liés aux phospholipides ou aux protéines, et du cholestérol.

• Les protéines transmembranaires peuvent former des canaux hydrophiles sélectifs, fonctionner comme des pompes utilisant l’ATP ou s’assembler en canaux entre deux cellules.

• Le cytoplasme comprend le cytosol, le cytosquelette et les organites, tandis que le noyau constitue une partie distincte de la cellule.

💡 Astuce mémo

Procaryote sans noyau, eucaryote avec noyau

📖 3. Cytoplasme, noyau et organites

🔑 Notions clés & Définitions

• Noyau : Une structure généralement arrondie ou ovoïde qui contient l’ADN, protège l’information génétique et communique avec le cytoplasme par des pores nucléaires.

★ À maîtriser

• Les microtubules mesurent environ 25 nm, sont constitués de tubuline et participent à la forme cellulaire, au fuseau mitotique, aux cils, aux flagelles et aux mouvements des organites.

• Les ribosomes synthétisent les protéines et peuvent être libres dans le cytoplasme ou associés au réticulum endoplasmique rugueux et à la membrane nucléaire.

• Les mitochondries possèdent une membrane externe lisse, une membrane interne formant des crêtes, de l’ADN et des ribosomes, et produisent l’énergie cellulaire sous forme d’ATP.

• Le réticulum endoplasmique rugueux assure le repliement des protéines, l’ajout d’éléments non protéiques et la fabrication de membranes, tandis que le réticulum endoplasmique lisse intervient dans le métabolisme des lipides, la détoxication et le stockage du calcium musculaire.

Compléments

• Le cytosol est un liquide visqueux et translucide composé notamment d’eau, de protéines solubles, de sels, de sucres, de nutriments et de déchets.

• Les microfilaments mesurent 5 à 7 nm, sont constitués d’actine et permettent notamment la contraction musculaire, les changements de forme et la motilité cellulaire.

• Les filaments intermédiaires mesurent 8 à 10 nm, résistent aux forces d’étirement et contribuent à la formation des desmosomes.

• L’appareil de Golgi modifie, concentre et emballe les protéines; sa face cis reçoit les vésicules et sa face trans les expédie.

• Les lysosomes contiennent des enzymes digestives et dégradent les particules ingérées, les vieux organites, le glycogène, ainsi que certaines structures lors de l’autolyse ou de l’apoptose.

📖 4. Synthèse et division cellulaires

📝 Points essentiels

• La synthèse des protéines comprend la transcription de l’ADN en ARN messager dans le noyau, puis la traduction de l’ARN messager en chaîne d’acides aminés au niveau des ribosomes.

📌 L’ADN possède deux chaînes de nucléotides contenant du désoxyribose et de la thymine, tandis que l’ARN possède une seule chaîne contenant du ribose et de l’uracile à la place de la thymine.

• Les codons de l’ARN messager sont lus trois bases à la fois; AUG est le codon start correspondant à la méthionine, tandis que UAA, UAG et UGA sont des codons stop ne correspondant à aucun acide aminé.

• Pendant la traduction, l’ARN de transfert reconnaît un codon par son anticodon et apporte l’acide aminé correspondant, puis les acides aminés s’unissent par des liaisons peptidiques.

• La mitose est une division cellulaire en quatre phases, prophase, métaphase, anaphase et télophase, qui produit deux cellules filles identiques à la cellule mère.

• Les cellules humaines possèdent généralement 46 chromosomes répartis en 23 paires, tandis que chaque spermatozoïde et chaque ovule possède 23 chromosomes.

💡 Astuce mémo

Transcription → traduction → mitose

📖 5. Transports membranaires

🔑 Notions clés & Définitions

• Osmose : Le déplacement de l’eau du milieu le moins concentré en soluté vers le milieu le plus concentré en soluté à travers une membrane semi-perméable.

★ À maîtriser

• Un transport passif suit un gradient de concentration ou de pression sans utiliser l’énergie cellulaire, tandis qu’un transport actif utilise l’ATP contre le gradient ou déforme la membrane.

• Un milieu hypotonique est moins concentré en soluté, un milieu isotonique possède la même concentration et un milieu hypertonique est plus concentré en soluté qu’un autre milieu.

• La pompe sodium-potassium utilise l’ATP pour expulser trois ions sodium et faire entrer deux ions potassium, maintenant ainsi un déséquilibre indispensable au fonctionnement du neurone.

📌 L’endocytose fait entrer une substance dans la cellule par invagination et formation d’une vésicule, tandis que l’exocytose fait sortir une substance par fusion d’une vésicule avec la membrane plasmique.

Compléments

• Les transports passifs comprennent la diffusion simple, la diffusion facilitée, l’osmose et la filtration.

• La phagocytose permet à un macrophage de capturer un microbe dans un phagosome qui fusionne ensuite avec des lysosomes pour le détruire.

📖 6. Génétique et hérédité

🔑 Notions clés & Définitions

• Gène : Une unité d’information génétique correspondant à un segment d’ADN situé à un locus précis et contrôlant un caractère particulier ou la fabrication d’une protéine.
• Allèle : Une version possible d’un même gène située au même locus sur les chromosomes homologues.

📝 Points essentiels

• Les chromosomes homologues forment une paire composée d’un chromosome maternel et d’un chromosome paternel ayant la même forme, la même taille et les mêmes gènes, sans être identiques.

📌 Le génotype est l’ensemble des gènes présents dans une cellule, tandis que le phénotype est l’ensemble des caractères exprimés par l’organisme.

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

📌 Un allèle dominant détermine le phénotype lorsqu’il est présent, tandis qu’un allèle récessif ne s’exprime généralement qu’en deux copies chez un individu homozygote.

• L’échiquier de Punnett place les types de gamètes d’un parent sur la première ligne et ceux de l’autre parent sur la première colonne afin d’obtenir les génotypes possibles de la descendance.

• Dans l’hérédité autosomique dominante, la maladie s’exprime chez l’hétérozygote, touche les deux sexes avec la même fréquence et un porteur a un risque de 50 % de transmettre l’allèle morbide à chaque enfant.

• Dans l’hérédité autosomique récessive, les hétérozygotes sont généralement sains et un couple d’hétérozygotes a un risque de 25 % d’avoir un enfant atteint à chaque conception.

📌 Dans l’hérédité récessive liée au chromosome X, les femmes hétérozygotes sont généralement conductrices, la maladie atteint surtout les hommes hémizygotes et il n’existe jamais de transmission père-fils.

📖 7. Tissus et histologie

🔑 Notions clés & Définitions

• Histologie : La branche de la biologie qui étudie les tissus.
• Tissu : Un ensemble de cellules ayant une morphologie similaire et participant à une même fonction.

★ À maîtriser

• Les tissus s’associent dans des proportions variables pour former les organes, et la peau comme le cœur sont des organes composés des quatre grands types de tissus.

Compléments

• La peau comprend l’épiderme constitué de tissu épithélial, le derme principalement constitué de tissu conjonctif avec des tissus musculaires et nerveux, et l’hypoderme constitué de tissu adipeux.

📖 8. Hérédité récessive liée à X

🔑 Notions clés & Définitions

• Inactivation du chromosome X : Chez les femmes, un seul des deux chromosomes X possède généralement des allèles fonctionnels dans chaque cellule somatique, car les allèles de l’autre chromosome X sont pratiquement inactivés.
• Hémophilie A : Une maladie due à la diminution ou à l’absence du facteur VII de la coagulation.

★ À maîtriser

• Chez une femme hétérozygote pour une maladie récessive liée au chromosome X, l’inactivation peut toucher le chromosome portant l’allèle muté ou celui portant l’allèle sain, ce qui explique une expression variable de l’allèle muté chez les conductrices.

Compléments

• L’inactivation d’un chromosome X se produit au hasard à un stade précoce de l’embryogenèse.

📖 9. Organisation des tissus et organes

★ À maîtriser

• Les cellules se regroupent en tissus, les tissus s’associent en organes, plusieurs organes forment des appareils ou systèmes, et leur association constitue l’organisme.

• La peau associe les quatre tissus : l’épiderme est épithélial, le derme est principalement conjonctif mais contient aussi des tissus musculaires et nerveux, et l’hypoderme est un tissu adipeux conjonctif.

Compléments

• Le corps humain comporte quatre grands types de tissus.

• L’appareil excréteur fait intervenir plusieurs systèmes, notamment les appareils urinaire, respiratoire, tégumentaire et digestif, tandis que l’appareil urinaire est plus spécifique de l’élimination des déchets.

💡 Astuce mémo

Cellules → tissus → organes → systèmes → organisme

📖 10. Tissu épithélial et glandes

🔑 Notions clés & Définitions

• Tissu épithélial : Un tissu de protection formé de cellules placées côte à côte et soudées, qui tapisse les surfaces du corps et les cavités internes.

★ À maîtriser

📌 Un épithélium repose toujours sur une membrane basale située au-dessus d’un tissu conjonctif nourricier.

• Un épithélium se nomme selon le nombre de couches, la forme des cellules et la présence éventuelle de structures spécialisées comme les cils ou la kératine.

📌 Les épithéliums de revêtement tapissent les surfaces, les muqueuses, la paroi interne du tube digestif, les vaisseaux et les séreuses, tandis que les épithéliums glandulaires produisent et sécrètent des substances.

• Une glande exocrine conserve un contact avec l’épithélium par un canal excréteur, tandis qu’une glande endocrine perd ce contact et libère ses hormones vers les vaisseaux sanguins.

Compléments

• L’épiderme est un épithélium pluristratifié pavimenteux kératinisé.

• Les glandes sudoripares produisent la sueur, les glandes sébacées le sébum, les glandes salivaires la salive, les glandes mammaires le lait et les glandes lacrymales les larmes.

💡 Astuce mémo

Exocrine avec canal, endocrine sans canal

📖 11. Tissu conjonctif

🔑 Notions clés & Définitions

• Tissu conjonctif : Contient des fibroblastes irréguliers non accolés, une substance fondamentale abondante et des fibres protéiques en quantité variable.

★ À maîtriser

• Les trois types de fibres conjonctives sont le collagène, qui résiste à la traction, l’élastine, qui apporte souplesse et résistance, et la réticuline, qui forme une trame de soutien.

📌 Le fibroblaste est la cellule jeune et active du tissu conjonctif, tandis que le fibrocyte est la forme vieillie et moins active.

• Dans l’os, les ostéoclastes détruisent l’os et les ostéoblastes construisent de l’os nouveau, ce qui permet son renouvellement permanent.

Compléments

• Les tissus conjonctifs assurent le remplissage et l’union des organes, la réparation, la structure, les échanges, notamment la nutrition et le transport des déchets, ainsi que la défense de l’organisme.

• Les tissus conjonctifs comprennent les tissus lâches et denses, les tissus adipeux, élastiques et hématopoïétiques, ainsi que les tissus de soutien cartilagineux et osseux.

📖 12. Types et fonctionnement des muscles

🔑 Notions clés & Définitions

• Sarcomère : L’unité de contraction du muscle, constituée par l’organisation répétée des filaments d’actine et de myosine.

★ À maîtriser

• Il existe trois types de muscles:

  • les muscles lisses ou viscéraux
  • les muscles striés
  • squelettiques et les muscles cardiaques

• Les muscles lisses sont formés de petites cellules fusiformes à noyau central sans stries et sont contrôlés involontairement par le système nerveux autonome.

• Les muscles striés squelettiques sont constitués de cellules très longues, à plusieurs noyaux périphériques, et permettent des mouvements volontaires des os.

• Lors de la contraction, le calcium permet la fixation de l’actine à la myosine et l’ATP permet le déplacement des têtes de myosine, ce qui fait glisser l’actine vers le centre du sarcomère.

Compléments

• Le biceps et le triceps sont antagonistes:

  • lorsque le biceps se contracte
  • le triceps se relâche
  • et inversement

• Le quadriceps est un puissant extenseur du genou, tandis que le biceps fémoral permet l’extension de la cuisse et la flexion du genou.

📖 13. Organisation du système nerveux

🔑 Notions clés & Définitions

• Système nerveux central : Constitué de l’encéphale et de la moelle épinière.
• Système nerveux autonome : Contrôle involontairement les muscles lisses, le muscle cardiaque et les glandes.

📝 Points essentiels

📌 Les neurones afférents conduisent les informations de la périphérie vers le système nerveux central, tandis que les neurones efférents conduisent les ordres du système nerveux central vers la périphérie.

• Le système nerveux reçoit les stimuli, les convertit en influx nerveux, transmet l’information au système nerveux central, traite cette information puis envoie un ordre moteur vers les muscles ou les glandes.

📌 Le système sympathique stimule les organes, tandis que le système parasympathique ralentit leur fonctionnement.

• Le système nerveux comprend des neurones qui transmettent les signaux électriques et des cellules gliales qui soutiennent, protègent et entourent les neurones.

💡 Astuce mémo

Afférent → SNC → efférent

📖 14. Neurone et influx nerveux

🔑 Notions clés & Définitions

• Neurone : Une cellule spécialisée dans la transmission de l’influx nerveux et formée d’un corps cellulaire, d’un axone et d’une arborisation terminale.

★ À maîtriser

• Dans une fibre myélinisée, l’influx nerveux progresse par conduction saltatoire en sautant d’un nœud de Ranvier au suivant, tandis qu’une fibre amyélinisée ne possède pas cette conduction saltatoire.

• Au repos, le potentiel de membrane du neurone est de $-70\,\mathrm{mV}$ et, lors du potentiel d’action, il passe de $-70\,\mathrm{mV}$ à $+30\,\mathrm{mV}$, soit une amplitude de $100\,\mathrm{mV}$.

• La dépolarisation résulte de l’ouverture des canaux sodiques et de l’entrée massive de Na+, la repolarisation de l’ouverture des canaux potassiques et de la sortie de K+, puis l’hyperpolarisation précède le retour au repos.

• Une synapse électrique transmet directement les ions entre deux neurones reliés par des canaux communicants, tandis qu’une synapse chimique utilise un neurotransmetteur libéré dans la fente synaptique.

• Dans une synapse chimique, l’influx ouvre les canaux calciques du bouton synaptique, l’entrée de calcium déclenche l’exocytose des vésicules, puis le neurotransmetteur se fixe à des récepteurs postsynaptiques et ouvre des canaux ioniques.

• Un excès de neurotransmetteurs excitateurs favorise le passage de l’influx nerveux, tandis qu’un excès de neurotransmetteurs inhibiteurs l’empêche.

Compléments

• La gaine de myéline est formée par l’enroulement répété de la membrane des cellules de Schwann autour de l’axone, les noyaux et organites étant rejetés en périphérie.

💡 Astuce mémo

Repos → dépolarisation → repolarisation → repos

📖 15. Organisation et protection du système nerveux

🔑 Notions clés & Définitions

• Système nerveux central : Comprend l’encéphale et la moelle épinière, tandis que les nerfs partent de l’encéphale et de la moelle épinière.
• Méninges : Trois membranes qui entourent et protègent le système nerveux central : la dure-mère, l’arachnoïde et la pie-mère.

★ À maîtriser

• Le liquide cérébro-spinal, aussi appelé liquide céphalo-rachidien, protège le système nerveux central des chocs et le nourrit.

Compléments

• La dure-mère est épaisse et protège contre le frottement des os, l’arachnoïde contient des piliers entre lesquels circule le liquide céphalo-rachidien, et la pie-mère est collée à l’encéphale et vascularisée.

• L’encéphale est protégé par la boîte crânienne et la moelle épinière par la colonne vertébrale.

💡 Astuce mémo

Encéphale → moelle → nerfs

📖 16. Cerveau et aires corticales

🔑 Notions clés & Définitions

• Encéphale : Comprend le cerveau, le tronc cérébral et le cervelet.

★ À maîtriser

• Le cerveau comprend les hémisphères cérébraux, le diencéphale — thalamus, hypothalamus et épithalamus — et le système limbique.

• Chaque hémisphère cérébral est divisé en quatre lobes:

  • frontal à l’avant
  • temporal près des tempes
  • occipital à l’arrière
  • pariétal au-dessus

📌 Le cortex cérébral, ou substance grise, reçoit, traite et analyse les informations et envoie des ordres, tandis que la substance blanche transmet l’influx nerveux grâce aux axones myélinisés.

• Les aires motrices se trouvent principalement dans le lobe frontal, les aires sensitives sont dispersées dans les autres lobes et les aires associatives servent de relais entre ces deux types d’aires.

• L’aire de Wernicke participe à la compréhension du langage parlé et écrit, tandis que l’aire de Broca stocke les programmes moteurs des mots et commande leur production parlée.

Compléments

• Les circonvolutions augmentent la surface du cerveau dans un volume réduit, et les hémisphères sont séparés par le sillon de Rolando, la scissure de Sylvius et le sillon perpendiculaire.

• Les hémisphères cérébraux fonctionnent ensemble et communiquent par le corps calleux, constitué de substance blanche.

📖 17. Tronc cérébral et cervelet

🔑 Notions clés & Définitions

• Bulbe rachidien : Le lieu de croisement de fibres nerveuses, le point de départ de plusieurs nerfs et un relais vers le cervelet.
• Cervelet : , situé sous le cerveau et derrière le tronc cérébral, planifie les mouvements et maintient l’équilibre, la posture ainsi que la coordination harmonieuse.

★ À maîtriser

• Le tronc cérébral est situé au-dessus de la moelle épinière, sous le cerveau et en avant du cervelet ; il comprend, de bas en haut, le bulbe rachidien, le pont de Varole et le mésencéphale.

• Le bulbe rachidien participe au contrôle cardio-vasculaire et respiratoire ainsi qu’au vomissement, au hoquet, à la déglutition, à la salivation, à la toux et à l’éternuement.

Compléments

• Le pont de Varole relie le bulbe rachidien, le cerveau et le cervelet et participe à l’excitation, à la conscience et à la régulation du sommeil.

• Le mésencéphale relie le cerveau à la moelle épinière, participe à la suppression des sensations douloureuses et contient les centres des réflexes auditifs et visuels.

💡 Astuce mémo

Bulbe → pont → mésencéphale

📖 18. Moelle épinière et nerfs périphériques

🔑 Notions clés & Définitions

• Nerf : Un ensemble de plusieurs faisceaux de fibres nerveuses protégés par du tissu conjonctif traversé par des vaisseaux sanguins.
• Appareil respiratoire : Fournit de l’oxygène au sang et élimine principalement le dioxyde de carbone produit par l’organisme.

📝 Points essentiels

• La moelle épinière est protégée par les vertèbres et contient un canal médullaire dans lequel circule le liquide céphalo-rachidien.

📌 Dans la moelle épinière, la substance grise est centrale et constitue une zone de travail, tandis que la substance blanche est périphérique et assure le transfert de l’information.

• Lors d’un réflexe de retrait, un stimulus chaud déclenche un influx dans un neurone afférent sensitif, puis dans un neurone d’association et un neurone efférent moteur qui commande la contraction du biceps.

• Les poumons sont des organes spongieux et élastiques situés dans la cage thoracique et protégés par la plèvre ; le poumon droit possède trois lobes et le gauche deux lobes.

• Lors d’une inspiration normale de 0,5 litre, le diaphragme se contracte et s’aplatit tandis que les muscles intercostaux externes soulèvent la cage thoracique, ce qui rend l’inspiration active.

• L’expiration normale résulte de l’abaissement de la cage thoracique provoqué par la pesanteur et l’élasticité du tissu pulmonaire, tandis que l’expiration forcée implique les muscles intercostaux internes et la paroi abdominale.

• Dans les alvéoles pulmonaires, le dioxyde de carbone diffuse du sang vers l’air et l’oxygène diffuse de l’air vers le sang selon le gradient entre ces deux milieux.

• La phonation résulte de la vibration des cordes vocales sous l’effet de l’air expiré, et le larynx modifie l’intensité, la fréquence et le timbre du son.

📌 Le cœur droit envoie le sang vers les poumons dans la circulation pulmonaire, tandis que le cœur gauche l’envoie vers les autres organes dans la circulation systémique.

• Le sang transporte l’oxygène, les nutriments, les déchets et les hormones, régule la température, le pH et le volume liquidien, et participe à la coagulation et à la défense contre les infections.

• L’hémostase comprend la lésion d’un vaisseau, sa vasoconstriction, le rassemblement des plaquettes sur la paroi et leur formation d’un caillot sanguin.

• Le sang est composé de plasma et d’éléments figurés ; le plasma contient 75 % d’eau, tandis que les éléments figurés comprennent les hématies, les leucocytes et les thrombocytes.

📌 Les défenses non spécifiques comprennent les barrières naturelles et la réaction inflammatoire, tandis que les défenses spécifiques comprennent l’immunité humorale et l’immunité cellulaire.

• Dans l’immunité humorale, les lymphocytes B matures deviennent des plasmocytes qui fabriquent des anticorps spécifiques d’un antigène, tandis que les lymphocytes T attaquent directement les microbes ou amplifient la réponse immunitaire.

💡 Astuce mémo

Stimulus → afférent → association → efférent → mouvement

📊 Tableaux de synthèse

Comparaison des types cellulaires

Type	Noyau	Exemples
Procaryote	Absent, mais matériel génétique présent	Bactéries, algues bleues
Eucaryote	Présent	Animaux, végétaux, champignons, protozoaires, algues sauf algues bleues

Modes d’hérédité

Mode	Expression	Risque ou transmission
Autosomique dominante	Chez l’hétérozygote	50 % de transmission par un porteur
Autosomique récessive	Chez l’homozygote	25 % pour deux parents hétérozygotes
Récessive liée à X	Surtout chez l’homme hémizygote	Jamais de transmission père-fils