Biologie - semestrielle juin 2013 - 1) Le système circulatoire a. Artères, veines et capillaires Artères : - vaisseaux éloignant le sang du cœur - paroi épaisse contenant plusieurs fibres musculaires qui lui donnent résistance et élasticité Veines : - vaisseaux ramenant le sang au cœur - paroi mince, flasque, qui peut s’étirer et qui contient souvent des valvules qui imposent le sens de circulation du sang Capillaires : - vaisseaux reliant les artères aux veines - très petit diamètre (entre 7 et 10 𝜇m), paroi très mince (1 couche de cellules) Faible épaisseur des parois des capillaires, leur grande surface totale et la vitesse très réduite du sang à leur niveau facilitent : les échanges entre le sans et les cellules voisines. Tous les tissus du corps sont parcourus par des vaisseaux à travers lesquels le sang envoyé par le cœur circule. 1 b. Cœur : homme et différences entre groupes d’animaux Le cœur est un muscle creux. Il se compose d’une partie droite et ‘une partie gauche qui ne communiquent pas. Chacune de ces parties contient : - Une oreillette Un ventricule Des veines Les protistes et les petits animaux aquatiques (unicellulaires, vers plats, cnidaires) : Pas de système circulaire Invertébrés : - Système circulatoire ouvert : Arthropodes + majorité des mollusques « liquide » = hémolymphe (≠ sang) transporte nutriments et déchets. Ne contient pas d’oxygène dans les trachéoles et pas d’hémoglobine peu efficace et lent - Système circulatoire fermé (clos) Efficace et rapide Pompe (il peu y en avoir plusieurs) Vertébrés : Système circulatoire clos Poissons : Sang propulsé 1X par tour (sang + lent donc – efficace) 1 oreillette et 1 ventricule Batraciens / reptiles : - Gauche et droit ne sont pas « séparés » Donc mélange du sang riche et du pauvre en 02 Donc moins efficace et sang violet - Sans propulsé 2X par tour (par le cœur) Oiseaux / mammifères : - Cœur gauche et droit totalement séparés - Sang propulsé 2X par tour (par le cœur) 2 c. Composition du sang et fonctions des composants a. Acellulaire (sans cellule) Plasma Jaune et contient : anticorps, sels minéraux, nutriments (sucres…), hormones (LH, progestérone, œstrogène…) b. Cellulaire (avec cellules) Globules rouges Transporte 𝑂2 et 𝐶𝑂2, taille : moyenne Globules blancs Protège le corps contre ennemis potentiels (bactéries, virus, etc.), taille : grande Plaquettes Coagulation (bouche les hémorragies), taille : petite Résume de la composition du sang : 3 d. Groupes sanguins (ABO et rhésus) et principe de transfusion Chaque cellule contient le même ADN L’être humain possède 23 paires de chromosome (Trisomie 21 = 3 chromosomes sur la paire 21) Paires de chromosomes car un vient du père et l’autre de la mère 23ème paire est la « paire sexuelle » femme : XX ---- homme : XY Père : - Génotype AB phénotype AB groupe AB Mère : - Génotype AA phénotype A groupe A ou - Génotype AO phénotype A groupe A Quelqu’un du groupe 𝐴− peut recevoir comme globules rouges : 𝑂− 𝑒𝑡 𝐴− et comme plasma : 𝐴− , 𝐴+ , 𝐴𝐵 − 𝑒𝑡 𝐴𝐵 + . Antigènes : Sur les cellules (pour groupes sanguins : sur globules rouges) Protéines qui se trouvent à la surface des agents pathogènes Anticorps : Dans le plasma, produit par globules blancs Détecter et neutraliser les agents pathogènes (antigènes) 𝑂− = donneur universel 𝐴𝐵 + = receveur universel 4 e. Hérédité des groupes sanguins 2) Système immunitaire a. Différencier les cellules du système immunitaire Granulocytes : I. Neutrophiles : phagocytose des bactéries II. Eosinophiles : destruction des vers parasites et des complexes antigènes/anticorps III. Basophiles : libération de substances chimiques liées à la réaction inflammatoire Lymphocytes : - Lymphocytes B : défense de l’organisme par l’intermédiaire d’anticorps - Lymphocytes T : défense de l’organisme par l’attaque directe de cellules Phagocytes : Monocytes (inactifs) : phagocytose ; se transforme en macrophage (actifs) dans les tissus 5 b. La réponse immunitaire : la réaction inflammatoire, la phagocytose, la réponse immunitaire spécifique o Immunité innée (non-spécifique) EXTERNE peau : - acide (pH : 5,5) - sécrète sébum mucus : - voies respiratoires / digestives / urogénitales - emprisonne microorganismes acidité : - estomac - détruit agents pathogènes protéines antimicrobiennes : - sueur + muqueuses - glandes sudoripares sécrètent un antibiotique contre des bactéries o Immunité innée (non spécifique) INTERNE phagocytose : - neutrophiles : + petits / + rapides - phagocytes : cellules, globules blancs qui font la phagocytose - macrophages : + grands / - efficaces / + lents o libèrent des interleukines (fièvre) pour activer les lymphocytes o exposent les antigènes du virus/bactérie phagocyté(e) Figure 1: La phagocytose 6 La réaction inflammatoire : Étape 1: Des médiateurs chimiques libérés par les macrophages et la mastocytes au siège de la lésion provoquent la dilatation des capillaires avoisinants et accroissent leur perméabilité Étape 2: Du liquide, des protéines antimicrobiennes et des facteurs de coagulation passent du sang au siège de la lésion. La coagulation commence Étape 3: Chimiokines libérées par diverses cellules attirent plus de phagocytes du sang vers la lésion Étape 4: Les granulocytes neutrophiles + macrophages phagocytent : agents pathogènes et les débris cellulaires au siège de la lésion ; le tissu cicatrise 7 o La réponse immunitaire spécifique : (Immunité acquise) Reconnaissance du non-soi : Molécule étrangère qui est reconnue par des globules blancs est un antigène (ils sont des macromolécules, des protéines ou des polysaccharides) Anticorps sécrétés (ou circulant) forment un groupe de protéines appelées immunoglobulines. Un anticorps reconnaît spécifiquement un antigène Deux types de réponse immunitaire : Immunité acquise (spécifique) Réponse humorale Système de défense adapté aux toxines, aux bactéries libres et aux virus présents dans les liquides biologiques (=anticorps) Réponse à médiation cellulaire I. II. III. IV. V. Lutte contre : les bactéries et les virus qui sont dans les cellules de l’hôte les mycètes les protistes les vers cellules des tissus transplantés (non-soi) Lymphocytes B : Produisent des anticorps spécifiques à l’agent pathogène - empêche le virus/bactérie d’infecter d’autres cellules facilite la phagocytose Lymphocytes T cytotoxiques : Fonction : détruire les cellules infectées 8 Lymphocytes T auxiliaires : Stimulent la production de lymphocytes B et T spécifiques c. Principe de la sélection clonale : Les molécules d’antigène se lient aux récepteurs antigéniques d’un seul des trois lymphocytes B illustrés Le lymphocyte B sélectionné prolifère et forme un clone de cellules identiques portant les récepteurs antigéniques compatibles avec l’antigène détecté Une partie du clone de lymphocyte B devient des plasmocytes caractérisés par une courte durée de vie et sécrétant des anticorps spécifiques à l’antigène Une partie du clone de lymphocytes B devient des cellules-mémoire caractérisées par une longue durée de vie et susceptibles de réagir rapidement en cas d’exposition future au même antigène d. Aider le système immunitaire : vaccins, sérums : Vaccins : Injection d’une forme inoffensive de l’agent pathogène (⇒ antigène) Lymphocytes B et T : mémoire Rappels Sérums : = anticorps spécifiques (après contamination) Antibiotiques : Pour éliminer les bactéries pathogènes e. Troubles du système immunitaires : allergies Allergies : système immunitaire réagit trop, alors que l’allergène n’est pas pathogène Libération d’histamine (réaction inflammatoire) 9 3) Reproduction Figure 2: Appareil reproducteur féminin Figure 3: Appareil reproducteur masculin a. Gamète et gamétogenèse (+mitose, méiose) Gamètes : I. II. Mâles : spermatozoïdes (portent le matériel génétique du père) Femelles : ovules (portent le matériel génétique de la mère) Sont élaborés par des organes reproducteurs : les gonades I. II. Mâles : testicules Femelles : ovaires 10 Gamétogenèse : Processus par lequel les gamètes sont élaborées dans les gonades - Spermatogenèse (élaboration des spermatozoïdes dans les testicules) Ovogenèse (élaboration des ovules dans les ovaires) Spermatozoïde + ovule = zygote Figure 4: Les stades des follicules Figure 5: Coupe longitudinale d'un ovaire Mitose : Division de la cellule mère (2n) en deux pour obtenir deux cellules filles (2n) ayant le même nombre de chromosomes que la cellule mère (= même ADN) Intervient dans la reproduction asexuée et lors du développement du zygote Méiose : Ce qui permet la diminution de moitié du nombre de chromosomes 11 Passage de diploïdes (2n) à haploïde (n) Spermatogenèse : 12 Ovogenèse : b. Fécondation Rencontre en la cellule féminine et la masculine (a lieu généralement dans la trompe de Fallope, pas trop l’utérus) Il existe deux modes : fécondation interne et externe Externe : Œufs sont libérés dans le milieu externe (conditions externes nécessaires : humidité, coordination nécessaire (°T, photopériode, hormones, parade), généralement pas de contact physique Très grand nombre de zygotes Survie fable Interne : Nécessite une collaboration pour rendre l’accouplement possible Peut s’effectuer que s’il existe des systèmes reproducteurs assez complexes Peu de zygotes Embryons protégés Soins parentaux Rôle principal : former le zygote (grâce à deux lots chromosomiques haploïdes) Rôle secondaire : rôle d’activation contact du spermatozoïde avec la surface de l’ovule : déclenche des réactions métaboliques début du développement embryonnaire 13 c. Cycle reproducteur féminin (cycle hormonal) Hormones : - Produites par l’hypophyse : FSH : follicule stimulating hormon agissent au niveau des ovaires LH : luteinizing hormon Hormone qui stimule le corps jaune - Produites par les ovaires : Œstrogène : produites par les cellules folliculaires et le corps jaune Progestérone : produite par le corps jaune agissent sur l’endomètre (= muqueuse interne de l’utérus) - Phase folliculaire Taux de FSH et LH = faible maturation du follicule augmentation du nombre de cellules folliculaires augmentation d’œstrogène épaississement de l’endomètre - Ovulation Taux d’œstrogène = au maximum production d’une quantité élevée de LH ovulation - Phase lutéale Corps jaune produit des œstrogènes et de la progestérone épaississement de l’endomètre (prêt pour le futur embryon) - A. Si pas de fécondation Œstrogènes + progestérone inhiber (produire de moins en moins) l’hypophyse moins en moins de LH et de FSH baisse de LH donc le corps jaune dégénère baisse de la progestérone et de l’œstrogène endomètre pas maintenu début des menstruations (durent environ 28 jours) - B. Si fécondation L’embryon implanté dans l’utérus produit de la HCG c’est une hormone qui agit comme la LH permet le maintien du corps jaune et donc des taux élevés d’œstrogènes et de progestérone qui maintiennent l’endomètre stoppe la production de FSH et LH par l’hypophyse arrête le cycle 14 d. Méthodes de stérilisation - Masculine La vasectomie ferme les canaux déférents (=voies de passage aux spermatozoïdes) sperme ne contiendra donc plus de spermatozoïdes (n’empêche pas l’érection etc. car vasectomie ≠ castration MAIS ≈ choix définitif) - Féminine Ligaturer ou poser des anneaux sur les trompes par laparoscopie : On prévient la rencontre de l’ovule et des spermatozoïdes vie sexuelle inchangée, sécrétions hormonales et les règles continuent (jusqu’à ménopause) ≈ choix définitif Méthode « Essure » : Création d’une barrière naturelle par le corps empêchant toute grossesse (pas de chirurgie ni hormones) définitif 4) Embryologie Généralités : Embryologie est le développement (après fécondation) d’un organisme pluricellulaire à partir d’une seule cellule : le zygote 3 phases fondamentales : -Segmentation -Gastrulation -Organogenèse (+ neurulation chez les vertébrés) a. Développement : du zygote à la neurulation Segmentation du zygote : Cellules augmentent en nombre mais la taille de l’embryon reste la même après : stade MORULA (ressemble à une mûre) **chez l’être humain : MORULA est 4 jours après fécondation et embryon est entouré d’une enveloppe protectrice : trophoblaste (futur placenta) Segmentation continue nombre de cellules augmente / leur taille diminue Cavité intérieure se forme « petite sphère creuse » avec une paroi à peu près lisse = BLASTULA **chez l’être humain : BLASTULA est après 6-7 jours et embryon s’implante dans l’endomètre (=muqueuse de l’utérus) ⇒ Si séparation : jumeau / ⇒ Si séparation tard : risque de siamois 15 Gastrulation : Ensemble des processus de déformations de l’embryon et de migrations cellulaires mise en place des tissus fondamentaux de l’embryon = « feuillets embryonnaires » stade GASTRULA ↳ Ces processus aboutissent à la formation de 3 feuillets embryonnaires : Ectoderme (feuillet externe) Endoderme (feuillet interne) Mésoderme (feuillet moyen ou intermédiaire) 16 Organogenèse (formation des organes) chez les vertébrés : Neurulation : Système nerveux se forme à partir de l’ectoderme qui devient dans le dos : la plaque neurale va se replier gouttière neurale lie ses deux bords et forme un tube en longueur tube neural son intérieur sera l’encéphale et le reste sera la moelle épinière stade NEURULA ↳ Après neurulation : cellules vont évoluer : Ectoderme : - Système nerveux - Organes des sens - Epiderme (peau, poils, cristallin, oreille interne…) Mésoderme : - Appareil circulatoire - Muscles - Squelette - Gonades (testicules/ovaires) Endoderme : - Système digestif - Système respiratoire 17 b. Les feuillets embryonnaires : amnios, sac vitellin, allantoïde Amnios : Membrane qui entoure le liquide amniotique Liquide amniotique : - « perdre les eaux » - protège contre les chocs - éviter le dessèchement Sac vitellin : Contient le vitellus : - - là pour nourrir l’embryon pendant tout le développement (pas chez les mammifères utile au début et après l’embryon est nourrit par la mère : par le cordon ombilical) réserves contenues dans l’ovule qui permettent le développement de l’œuf en cas de fécondation Allantoïde : Là où vont les excréments au début 18