Lernzettel: Introduction à la physiologie humaine

📋 Plan du Cours

1. Quatre grands types de tissus
2. Structure générale de la cellule eucaryote
3. Organites et fonctions clés de la cellule
4. Substrats énergétiques ATP et phosphagènes
5. Trois voies métaboliques de production d énergie
6. ATP, PCr et rôle de la CPK
7. Glycolyse anaérobie lactique et bilan net
8. Voie aérobie glycolyse cycle de Krebs chaîne
9. Appareil circulatoire grande et petite circulation
10. Cycle cardiaque diastole systole et valves
11. Endurance définition et types local global
12. Recrutement synchronisation coordination EMG

📖 1. Quatre grands types de tissus

🔑 Notions clés & Définitions

• Tissu conjonctif : Tissu de soutien qui relie et protège les structures de l’organisme, avec des exemples comme l’os et les tendons.
• Tissu musculaire : Tissu spécialisé dans la production de mouvement, avec des exemples comme le muscle squelettique.
• Tissu épithélial : Tissu de revêtement qui forme des barrières et des surfaces, par exemple le revêtement des organes.
• Tissu nerveux : Tissu spécialisé dans la communication, avec des exemples comme les nerfs et l’encéphale.

📝 Points essentiels

• Les quatre grands tissus se distinguent par leur fonction principale : soutien, mouvement, revêtement, communication.
• Le tissu conjonctif inclut notamment l’os et les tendons, qui assurent la structure et l’ancrage.
• Le tissu musculaire inclut notamment le muscle squelettique, responsable des mouvements.
• Le tissu épithélial recouvre les organes et participe à la formation de surfaces fonctionnelles.
• Le tissu nerveux regroupe les structures impliquées dans la transmission de l’information, comme les nerfs et l’encéphale.

💡 Astuce mémo

Conjonctif = CONSTRUIRE (soutien), Musculaire = BOUGER, Épithélial = ENVELOPPER, Nerveux = NERF de la COMMUNICATION.

📖 2. Structure générale de la cellule eucaryote

🔑 Notions clés & Définitions

• ATP : Molécule énergétique qui libère de l’énergie après dégradation en ADP, permettant d’alimenter les réactions cellulaires.
• ADP : Forme issue de la dégradation de l’ATP, qui participe au recyclage énergétique pour reconstituer l’ATP.
• Glycolyse : Voie métabolique cytosolique qui transforme le glucose en pyruvate en produisant ATP et NADH.
• Acide lactique : Produit formé à partir du pyruvate en absence d’oxygène, lors de la régénération du NAD nécessaire à la glycolyse.
• Cycle de Krebs : Voie mitochondriale qui transforme l’acétyl-CoA en libérant du CO2 et en produisant beaucoup d’électrons et un peu d’ATP.

📝 Points essentiels

• La glycolyse se déroule dans le cytosol et comporte 10 réactions qui convertissent le glucose en pyruvate.
• Le bilan net de la glycolyse donne 2 pyruvates, 2 ATP, 2 NADH,H+ et des électrons.
• Le facteur limitant en anaérobiose lactique est la faible disponibilité d’ATP et l’accumulation d’acide lactique.
• En absence d’oxygène, le pyruvate est réduit en acide lactique par la lactate déshydrogénase (LDH) pour régénérer le NAD.
• En présence d’oxygène, le pyruvate entre dans le cycle de Krebs via la formation d’acétyl-CoA, après traversée des membranes mitochondriales.
• La chaîne de transporteurs d’électrons utilise les électrons portés par le NADH pour faire revenir des H+ via une “turbine”, ce qui produit de l’ATP, l’oxygène étant l’accepteur final d’électrons.

💡 Astuce mémo

Glycolyse = Cytosol (10 étapes) → Pyruvate ; Sans O2 : LDH → Lactate (NAD régénéré) ; Avec O2 : Pyruvate → Acétyl-CoA → Krebs → Électrons → O2 (dernier accepteur).

📖 3. Organites et fonctions clés de la cellule

🔑 Notions clés & Définitions

• Système nerveux : Le système nerveux transmet des informations rapidement, avec un effet bref, pour coordonner l’organisme.
• Système hormonal : Le système hormonal diffuse des signaux via des hormones, avec des effets plus durables, en complément du système nerveux.
• Hormone locale : Une hormone locale est sécrétée localement et agit surtout sur des cellules proches du site de production.
• Hormone circulante : Une hormone circulante est libérée dans le sang par des glandes endocrines et agit à distance sur des cellules cibles.
• Action endocrine : Une action endocrine correspond à l’effet d’une hormone libérée dans le sang, transportée puis reconnue par des cellules cibles.

📝 Points essentiels

• Le système nerveux agit vite mais sur une durée courte, tandis que le système hormonal complète avec des effets plus prolongés.
• Les hormones locales agissent sur les cellules voisines, tandis que les hormones circulantes atteignent le sang pour agir à distance.
• Action autocrine : l’hormone agit sur le tissu qui l’a produite, avec un effet positif ou négatif (ex : IGF1).
• Action paracrine : l’hormone agit sur des cellules voisines du tissu producteur, avec un effet stimulatrice ou inhibitrice (ex : insuline–glucagon).
• Action neurocrine : l’hormone agit sur des cellules nerveuses environnantes (ex : releasing hormones, RH).
• Action endocrine : l’hormone est sécrétée par une glande endocrine, libérée dans le sang et agit seulement sur les cellules possédant les récepteurs correspondants.

💡 Astuce mémo

Nerveux = rapide et court ; Hormonal = plus long et à distance.

📖 4. Substrats énergétiques ATP et phosphagènes

🔑 Notions clés & Définitions

• ATP : Molécule énergétique universelle qui fournit l’énergie immédiate aux réactions cellulaires via l’hydrolyse.
• Phosphagènes : Réserves à haute énergie qui rechargent rapidement l’ATP lors d’un effort bref et intense.
• Système phosphagène : Voie métabolique qui utilise les phosphagènes pour maintenir l’ATP pendant les premières secondes d’un effort.
• Glycogène : Réserve de glucose stockée surtout dans le foie et les muscles, mobilisée pour produire du glucose quand l’organisme en a besoin.
• Néoglucogenèse : Synthèse de glucose à partir de précurseurs non glucidiques (acides aminés, lactate, glycérol) surtout quand les réserves de glucose sont insuffisantes.

📝 Points essentiels

• Les phosphagènes permettent une resynthèse très rapide de l’ATP, adaptée aux efforts courts et intenses.
• La glycogénolyse correspond à la dégradation du glycogène en glucose, réalisée dans le foie et les muscles.
• La néoglucogenèse produit du glucose à partir de précurseurs non glucidiques, avec transformation par le foie et les reins.
• L’insuline favorise le stockage du glucose sous forme de glycogène (glycogenèse) et diminue la glycémie.
• Le glucagon augmente la glycémie en stimulant la glycogénolyse et la néoglucogenèse.
• Lors d’un exercice prolongé, le contrôle hormonal (insuline/glucagon et catécholamines) aide à fournir l’énergie au muscle.

💡 Astuce mémo

ATP = “immédiat”, phosphagènes = “recharge rapide”, glycogène = “réserve”, néoglucogenèse = “fabrique du glucose quand ça manque”.

📖 5. Trois voies métaboliques de production d énergie

🔑 Notions clés & Définitions

• GH : Hormone de croissance qui se fixe sur des cellules/cibles du cartilage et stimule la croissance via l’IGF1.
• IGF1 : Facteur de croissance produit sous l’action de la GH, impliqué dans la multiplication et la maturation des chondroblastes.
• Hormones sexuelles : Hormones stéroïdes comme la testostérone, la progestérone et l’œstrogène, dont la libération est pulsatile et liée à la puberté.
• Hormones thyroïdiennes : Hormones qui soutiennent la synthèse protéique, le métabolisme et la maturation du cerveau.
• Insuline : Hormone libérée par les cellules bêta pancréatiques qui fait entrer le glucose dans les cellules et favorise la synthèse d’ATP.

📝 Points essentiels

• La GH se fixe sur des cellules du cartilage, ce qui augmente la multiplication et la maturation des chondroblastes.
• La GH stimule aussi la synthèse d’IGF1, reliant directement hormone de croissance et croissance du cartilage.
• La libération de GH est pulsatile, avec un pic pendant le sommeil profond (1 pic chez l’homme, 1 à 2 chez la femme) surtout à la puberté.
• Les hormones sexuelles (testostérone, progestérone, œstrogène) ont une libération pulsatile et un pic à la puberté puis après la naissance de façon transitoire.
• La testostérone est très élevée à la naissance puis décroît et reste très basse jusqu’à la puberté, avant d’augmenter à nouveau.
• Les hormones thyroïdiennes participent à la synthèse protéique, au métabolisme et à la maturation du cerveau et du squelette via le développement global.

💡 Astuce mémo

GH→Cartilage→IGF1 ; Puberté = pics ; Thyroïde = Métabolisme + Cerveau ; Insuline = Glucose→ATP.

📖 6. ATP, PCr et rôle de la CPK

🔑 Notions clés & Définitions

• ATP : Molécule énergétique qui fournit directement l’énergie chimique nécessaire aux réactions de contraction du muscle cardiaque.
• Phosphocréatine PCr : Réserve énergétique qui stocke des équivalents de phosphate pour recharger rapidement l’ATP pendant les besoins immédiats.
• CPK : Enzyme qui transfère un phosphate entre PCr et ATP pour maintenir l’ATP disponible lors des variations rapides de demande énergétique.
• Rechargement de l’ATP : Processus de restauration de l’ATP à partir de PCr, permettant de soutenir la contraction quand l’ATP diminue.

📝 Points essentiels

• La contraction nécessite une disponibilité continue d’ATP, car l’énergie est consommée au cours du cycle mécanique.
• La PCr sert de tampon énergétique : elle limite la chute d’ATP lors d’une augmentation brutale de la demande.
• La CPK catalyse le transfert de phosphate entre PCr et ATP, ce qui accélère la resynthèse d’ATP.
• Quand la demande énergétique augmente, la PCr diminue tandis que l’ATP est maintenu plus longtemps grâce au système CPK.
• Quand la demande redescend, la PCr se reconstitue progressivement pour restaurer la réserve énergétique.

💡 Astuce mémo

PCr = “batterie tampon” ; CPK = “chargeur” qui recharge l’ATP en échangeant le phosphate.

📖 7. Glycolyse anaérobie lactique et bilan net

🔑 Notions clés & Définitions

• Glycolyse anaérobie lactique : Voie métabolique qui produit de l’énergie sans utiliser l’oxygène, en convertissant le pyruvate en lactate.
• Lactate : Produit final de la glycolyse anaérobie lactique, formé pour régénérer le NAD+ et permettre la poursuite de la glycolyse.
• Bilan net énergétique : Quantité d’énergie effectivement produite par la voie, après comptabilisation des dépenses et des gains.
• NAD+ régénéré : Nicotinamide adénosine dinucléotide oxydé qui doit être régénéré pour que la glycolyse continue en anaérobie.

📝 Points essentiels

• Le principe de l’anaérobie lactique est de maintenir la glycolyse en régénérant le NAD+ via la formation de lactate.
• La production d’énergie en anaérobie lactique est moins élevée que lors du métabolisme aérobie, ce qui limite la durée d’effort.
• Le lactate s’accompagne d’une augmentation des ions H+ liée aux métabolismes, ce qui contribue à l’acidification.
• Le bilan net doit être calculé en distinguant les étapes qui consomment de l’énergie (phosphorylations) et celles qui en produisent (phosphorylation au niveau du substrat).
• La poursuite de la voie dépend de la disponibilité fonctionnelle du NAD+ et de la capacité à évacuer/traiter le lactate ensuite.
• En pratique, l’anaérobie lactique devient dominante quand l’apport en O2 ne suffit plus à couvrir les besoins énergétiques.

📖 8. Voie aérobie glycolyse cycle de Krebs chaîne

🔑 Notions clés & Définitions

• Hématose : L’hématose est l’échange gazeux entre les alvéoles pulmonaires et le sang, permettant l’oxygénation et la décarboxylation.
• Gradient de pression : Le gradient de pression est la différence de pression partielle qui détermine le sens des échanges de gaz entre compartiments (alvéoles, sang, cellules).
• Diaphragme : Le diaphragme est le principal muscle respiratoire qui modifie le volume thoracique et donc la pression alvéolaire.
• Chémo-récepteurs : Les chémo-récepteurs détectent les variations de $O_2$, $CO_2$ et du pH et déclenchent l’ajustement de la ventilation via des noyaux intégrateurs.
• VO2max : La VO2max est la quantité maximale d’oxygène que l’organisme peut prélever, transporter et consommer par unité de temps.

📝 Points essentiels

• La ventilation pulmonaire correspond aux mouvements qui font varier la pression alvéolaire et permettent l’entrée ou la sortie des gaz.
• La diffusion alvéolo-capillaire (hématose) réalise le passage de $O_2$ vers le sang et de $CO_2$ vers les alvéoles.
• Lors de l’inspiration, la baisse de pression intra-alvéolaire favorise le déplacement du $CO_2$ du sang vers les poumons selon le gradient.
• Lors de l’expiration, l’augmentation de pression intra-alvéolaire favorise le déplacement de $O_2$ des alvéoles vers le sang selon le gradient.
• Le diaphragme se contracte pour augmenter le volume thoracique, ce qui diminue la pression intra-thoracique et facilite l’entrée d’air.
• Les chémo-récepteurs augmentent la respiration quand ils détectent une anomalie de concentration en $CO_2$, une demande d’$O_2$ ou une modification du pH, via des noyaux intégrateurs agissant sur le pacemaker respirateur

💡 Astuce mémo

Hématose = Alvéoles ↔ Sang ; Inspiration = CO2 sort du sang ; Expiration = O2 entre dans le sang.

📖 9. Appareil circulatoire grande et petite circulation

🔑 Notions clés & Définitions

• Grande circulation : La grande circulation est le trajet du sang oxygéné du cœur vers les tissus, puis son retour vers le cœur via le sang appauvri en O2.
• Petite circulation : La petite circulation est le trajet du sang entre le cœur et les poumons, permettant l’échange gazeux O2/CO2.
• Diffusion alvéolo-capillaire de l’O2 : La diffusion alvéolo-capillaire de l’O2 est le passage de l’oxygène depuis l’air alvéolaire vers le sang au niveau des capillaires pulmonaires.
• Transport de l’O2 par l’hémoglobine : Le transport de l’O2 par l’hémoglobine est le mécanisme par lequel l’hémoglobine fixe l’oxygène et le distribue aux muscles.
• Consommation d’O2 par le muscle : La consommation d’O2 par le muscle correspond à l’utilisation de l’oxygène apporté par le sang pour produire de l’énergie en filière aérobie.

📝 Points essentiels

• La diffusion alvéolo-capillaire permet l’entrée de l’O2 dans le sang, condition de tout le transport vers les muscles.
• L’O2 circule grâce à l’hémoglobine, ce qui relie directement la capacité de transport à la performance aérobie.
• La VO2 max augmente avec l’intensité jusqu’à atteindre un plateau de consommation d’O2.
• Un plateau s’accompagne typiquement d’une fréquence cardiaque proche de la fréquence théorique et d’une lactatémie qui dépasse 8 mmol/L.
• Le quotient respiratoire $VCO_2/VO_2\ge 1{,}15$ traduit une situation où le rejet de CO2 devient supérieur à l’O2 intégré.
• La VO2 max est un indicateur du potentiel aérobie et de la forme, mais prédit la performance avec moins de variation interindividuelle que d’autres unités.

💡 Astuce mémo

Grande = cœur→tissus→cœur ; Petite = cœur→poumons→cœur.

📖 10. Cycle cardiaque diastole systole et valves

🔑 Notions clés & Définitions

• Diastole : Phase du cycle cardiaque où le cœur se remplit de sang avant l’éjection.
• Systole : Phase du cycle cardiaque où le cœur se contracte pour éjecter le sang vers les artères.
• Valves cardiaques : Structures valvulaires qui s’ouvrent et se ferment pour diriger le flux sanguin dans le bon sens.
• Ouverture valvulaire : Moment du cycle où une valve s’ouvre pour permettre le passage du sang vers la cavité suivante.
• Fermeture valvulaire : Moment du cycle où une valve se ferme pour empêcher le reflux du sang.

📝 Points essentiels

• Pendant la diastole, la pression dans les cavités permet le remplissage avant toute éjection.
• Pendant la systole, la contraction augmente la pression et déclenche l’éjection vers les artères.
• Les valves s’ouvrent quand la différence de pression favorise l’écoulement dans le sens antérograde.
• Les valves se ferment quand la pression tend à inverser le flux, ce qui limite le reflux.
• Le cycle diastole–systole assure un flux unidirectionnel grâce à l’alternance ouverture/fermeture des valves.

💡 Astuce mémo

Diastole = Remplir ; Systole = Vider ; Valves = Sens unique (Ouvert pour passer, Fermé pour empêcher le retour).

📖 11. Endurance définition et types local global

🔑 Notions clés & Définitions

• Coactivation agoniste-antagoniste : La coactivation est le fait d’activer simultanément le muscle agoniste et son antagoniste pendant l’effort.
• Économie de course : L’économie de course correspond à la dépense énergétique nécessaire pour maintenir une vitesse donnée.
• Élasticité tendon-muscle : L’élasticité tendon-muscle décrit la capacité du système tendon-muscle à se déformer puis à restituer de l’énergie.
• Titine : La titine est une protéine du sarcomère capable de se tendre lors de l’étirement et de stocker puis restituer de l’énergie.
• MRFD : Le MRFD est la vitesse d’augmentation de la force jusqu’à l’atteinte de la force maximale.

📝 Points essentiels

• La coactivation augmente la sollicitation globale et peut dégrader l’économie de course en faisant travailler davantage de muscles.
• Le transfert des adaptations se fait en reliant la force ou l’aérobie à l’activité spécifique pour améliorer la technique propre au geste sportif.
• L’entraînement de force doit être combiné avec des exercices proches de la technique de la discipline pour que la force devienne utile au mouvement.
• L’étirement-détente dépend d’un système tendon-muscle ni trop raide (risque de blessure) ni trop compliant (perte de puissance).
• La titine relâchée au repos devient tendue lors de l’étirement du sarcomère, ce qui permet un stockage puis une restitution d’énergie.
• Le MRFD correspond à la pente maximale de la montée de force, liée à l’efficacité du recrutement nerveux (fréquence de décharge et nombre d’unités motrices).

💡 Astuce mémo

Coactivation = « tout le monde travaille » → économie ↓ ; Titine = « ressort du sarcomère » → énergie stockée puis rendue ; MRFD = « pente la plus raide » = recrutement le plus efficace.

📖 12. Recrutement synchronisation coordination EMG

🔑 Notions clés & Définitions

• Vitesse de réaction motrice : La vitesse de réaction motrice correspond à la rapidité avec laquelle le système nerveux déclenche une réponse motrice après un signal.
• Explosivité : L’explosivité désigne la capacité à produire une force élevée très rapidement, conditionnant les départs et accélérations.
• Puissance : La puissance est la capacité à produire beaucoup de travail mécanique par unité de temps, liée à la force et à la vitesse.
• Vitesse de contraction : La vitesse de contraction correspond à la rapidité de raccourcissement musculaire et à la fréquence des gestes.
• EMG : L’EMG est un enregistrement de l’activité électrique musculaire utilisé pour estimer des aspects de la fatigue, notamment périphérique.

📝 Points essentiels

• La vitesse se décompose en plusieurs registres : réaction, explosivité, puissance, vitesse de contraction/fréquence gestuelle, tonicité-gainage, et élasticité/pliométrie.
• Pour les courses de haies, la combinaison vitesse de contraction, tonicité et élasticité/pliométrie est particulièrement utile.
• La disponibilité segmentaire renvoie à la capacité du segment à produire le mouvement avec une coordination efficace, sans limitation mécanique.
• La voie aérobie peut contribuer à la performance même chez des profils sprint, avec une contribution rapportée entre 10 et 14%.
• L’EMG permet d’évaluer la fatigue au niveau périphérique, mais la mesure en activité dynamique pose des problèmes de normalisation et d’artefacts.
• La secousse sur imposé sert à distinguer une fatigue centrale d’une fatigue périphérique via la réponse neuromusculaire à une stimulation imposée.

💡 Astuce mémo

EMG = Fatigue périphérique (électricité du muscle), Secousse imposée = Central vs Périphérique.

📊 Tableaux de synthèse

Hormones : modes d’action

Type de signal	Cible	Distance/temps
Autocrine	tissu qui l’a produit	locale (même tissu)
Paracrine	cellules voisines du tissu producteur	locale (voisinage)
Neurocrine	cellules nerveuses environnantes	locale (autour du système nerveux)
Endocrine	cellules possédant les récepteurs	à distance via le sang (effet plus durable)

⚠️ Pièges & confusions fréquents

1. Confondre les 4 grands tissus : le tissu nerveux = communication (nerfs/encéphale), pas revêtement ni soutien.
2. Croire que la glycolyse se fait dans les mitochondries : dans le cours, elle est cytosolique (cytosol) et produit pyruvate.
3. Mélanger anaérobie lactique et alactique : en lactique, le pyruvate est réduit en acide lactique pour régénérer le NAD.
4. Penser que l’ATP est “stocké” : en réalité, la PCr (phosphocréatine) recharge rapidement l’ATP via la CPK.
5. Inverser les effets des hormones sur la glycémie : insuline baisse la glycémie (stockage glycogène), glucagon l’augmente (glycogénolyse/néoglucogenèse).
6. Confondre les modes hormonaux : autocrine = même tissu, paracrine = cellules voisines, endocrine = sang vers cellules avec récepteurs.
7. Se tromper sur le cycle cardiaque : diastole = remplissage, systole = éjection, et les valves s’ouvrent/ferment selon les différences de pression.

✅ Checklist Examen

1. Définir les 4 grands types de tissus et donner au moins un exemple pour chacun (conjonctif, musculaire, épithélial, nerveux).
2. Expliquer la structure générale d’une cellule eucaryote animale : noyau (ADN/ADN ne sort pas), cytoplasme, organites (mitochondries, RE rugueux/lisse, ribosomes, Golgi, lysosomes, membrane plasmique).
3. Décrire la synthèse des protéines en 2 étapes : transcription (ADN → ARNm) puis traduction (ARNm → protéine via ribosome et ARNt, codons dont AUG et codons stop).
4. Résumer les 3 voies de production d’énergie : anaérobie alactique (ATP/PCr), anaérobie lactique (glycolyse → lactate), aérobie (glycolyse → acétyl-CoA → Krebs → chaîne de transporteurs).
5. Donner le lieu et le principe de la glycolyse anaérobie lactique : cytosol, 10 étapes, pyruvate → acide lactique par LDH pour régénérer le NAD.
6. Donner le principe de la chaîne de transporteurs d’électrons : électrons (NADH) → retour des H+ via “turbine” → production d’ATP, oxygène accepteur final.
7. Expliquer le rôle de la CPK/PCr : tampon énergétique, transfert phosphate PCr ↔ ATP, maintien de l’ATP lors des variations rapides de demande.
8. Expliquer la régulation hormonale de la glycémie : insuline (baisse glycémie, glycogenèse, stockage) vs glucagon (hausse glycémie, glycogénolyse/néoglucogenèse, lipolyse).
9. Citer et distinguer les modes d’action hormonale : autocrine, paracrine, neurocrine, endocrine (avec notion de distance et de durée).
10. Décrire l’axe hypothalamus–hypophyse : hypothalamus (hormones stimulant/inhibant), neurohypophyse (ADH/vasopressine, ocytocine), adénohypophyse (GH et stimulines dont TSH/ACTH/FSH/LH).
11. Expliquer le contrôle du calcium : calcitonine (baisse calcium sanguin via os) et parathormone PTH (hausse calcium sanguin via résorption osseuse).
12. Décrire le cycle cardiaque et les valves : diastole/systole, ouverture/fermeture selon pressions, et enchaînement diastole–systole assurant un flux unidirectionnel.