Cycles de la vie et grandes fonctions Vie et matière

UE 2.2S1 – Organisation & approche intégrative du vivant. Pr Ivan Tack, Laboratoire de Physiologie, 2012
1
Cycles de la vie
et
grandes fonctions
Coordonnateurs :
J-P. Barthes (IFSI RODEZ)
I. Tack (Université Paul SABATIER)
Unité d’Enseignement 2.2.S1 Nos objectifs
Niveaux d’organisation du corps humain : chimique,
cellulaire, tissulaire, organique et systémique
Vie et notions de thermodynamique
Homéostasie : concepts et grandes fonctions
Notion de régulation homéostatique
Biologie intégrative et communication cellulaire
Chronobiologie et rythmes de vie
Exemple de fonction homéostatique : la
thermorégulation
Pr Ivan TACK
Laboratoire de Physiologie - Faculté de Médecine de Rangueil
QU’EST-CE QUE LA PHYSIOLOGIE ?
Science qui étudie le
fonctionnement normal
d’un organisme vivant ou
de ses parties
(dictionnaire Larousse)
Vie
Logique
Etude
Science qui, à partir des lois de la nature,
étudie le « comment » du fonctionnement de la vie
Pas le pourquoi :
La finalité appartient
à la téléologie…
Ne se réduit pas à une
vison « Mécaniste »
(écueil réductionniste)
PHYSIOLOGIE
Fonctionnement normal
PATHOLOGIE
Dysfonctionnement
Vie et matière :
Organisation du
corps humain
Chapitre 1

UE 2.2S1 – Organisation & approche intégrative du vivant. Pr Ivan Tack, Laboratoire de Physiologie, 2012
2
DE LA MATIÈRE À LA VIE
Composés organiques
Carbone, hydrogène, oxygène, azote
(96 %)
Électrolytes
Calcium, Phosphore, Potassium,
Chlore, Sodium…
(4%) Molécules clés du vivant
-O
2et H2O
- Protéines
-Glucides
- Lipides
- Acides nucléiques
Ces assemblages moléculaires, si complexes soient-ils, ne constituent
pas la vie : il leur manque le fonctionnement organisé et la capacité
de transmettre cette organisation
LES PIÈCES DU « LEGO™»…
Ac nucléiques : molécules de l’information
-Ac. DésoxyRiboNucléique (ADN), porte l’information
(génome) de façon stable (durable) et aisément copiable,
stocké au sein du noyau cellulaire
-Ac. RiboNucléique (ARN), support intermédiaire de
l’information diffusant du noyau vers le cytosol pour
permettre la fabrication des protéines (golgi)
Protéines : molécules de structure et d’action
- Fabriquées à partir de 20 acides aminés
-Rôles crucial : structure, communication
intercompartimentale, fonctionnement = transformation
de la matière (enzymes)
LES PIÈCES DU « LEGO™»…
Glucides : molécules énergétique et de protection
-Principale source d’énergie chez l’humain (amidons ++)
-Circule dans le sang sous forme de glucose (C6H12O6)
-Faible stockage (glycogène : foie et muscle)
-Complexes à la surface des membranes cellulaires
Lipides simples
-Assemblage d’acides gras et d’alcool (glycérol)
-Stockage optimal de l’énergie (adipocytes) sous forme de
triglycérides (produits par le foie)
Phospholipides : clefs de la compartimentalisation »
- Molécules amphiphiles (hydrophile/hydrophobes)
- Forment des barrières structurantes et isolantes
- Contribuent au maintien de concentrations moléculaires
différentes de part et d’autre des membranes
RELATION STRUCTURE / FONCTION
Cellules
1014 cellules, 5 types :
-Epithéliales
-Musculaires
-Nerveuses
-Conjonctives
-Sanguines (Hématies)
Organisme Fonctionnement coordonné +++
Systèmes de communication :
Nerveux, endocrinien et
immunitaire
Assemblages
- Tissus : cellules de propriétés
similaires
- Organes : combinaisons de
tissus différents
-Systèmes : ensemble de tissus
de même structure
-Appareils : ensemble d’organes
destinés à une même fonction

UE 2.2S1 – Organisation & approche intégrative du vivant. Pr Ivan Tack, Laboratoire de Physiologie, 2012
3
Un modèle du vivant :
Notions de
thermodynamique
Chapitre 2 UN MODÈLE DU VIVANT
Définition thermodynamique : Stade hautement organisé de la matière
VIE : « Ensemble des phénomènes communs aux êtres organisés et
qui constituent leur mode d’activité propre, de la naissance à la mort »
(dictionnaire Larousse)
Matière
Organisée
Programme
Mort
Naissance
Transmission
Reproduction
ÉNERGIE
LOIS PHYSICO-CHIMIQUES FONDAMENTALES
…Règles de fonctionnement de d’assemblage
Lois de la Thermodynamique
-Premier principe : conservation de l’énergie
« L’énergie / la matière ne peut être créée ni perdue, elle
se transforme »
-Second principe : équilibre thermodynamique
La vie correspond à une série d’états stationnaires
(steady-states) maintenus par des transferts d’énergie
ORGANISME
déséquilibre
ENVIRONNEMENT
L’ENVIRONNEMENT, GÉNÉRATEUR D’INSTABILITÉ
MATIÈRE
-Aliments, boissons, O2
-Sueurs, urines, selles, CO2
INFORMATION
Formes d’énergie captées par les organes des sens :
visuelle, auditive, olfactive, gustative, tactile
ÉNERGIE
-Chimique potentielle
-Thermique
-Mécanique

UE 2.2S1 – Organisation & approche intégrative du vivant. Pr Ivan Tack, Laboratoire de Physiologie, 2012
4
Homéostasie :
concepts et grandes
fonctions
Chapitre 3
Variation
environnementale
Impact physiologique
0 +
+
Zone
optimale
Adaptation aux variations environnementales
Variation
environnementale
Impact physiologique
0 +
+
Zone
optimale
Instauration d’un équilibre
(steady-state)
Ajustement proportionnel
État d’équilibre
(instable !)
ENVIRONNEMENT
PRINCIPE DE BASE DE L’HOMÉOSTASIE
Entrées Sorties
Maintient de l’équilibre vital à l’échelon cellulaire
Détection
Intégration
Réponse
CONCEPT DE MILIEU INTÉRIEUR
Liquide organique dans lequel vit l'individu tout entier et
qui contient toutes les substances qui doivent le nourrir
(1857). Ce fluide permet aux organismes d'être
indépendants à l'égard des conditions extérieures. Milieu
nutritif, mais aussi épurateur, il est soumis à des
régulations (neurohumorales) qui en ajustent les
paramètres en liaison avec le monde
Claude Bernard
1813-1878

UE 2.2S1 – Organisation & approche intégrative du vivant. Pr Ivan Tack, Laboratoire de Physiologie, 2012
5
CONCEPT D’HOMÉOSTASIE
Maintient à l’état stable des volumes, de la
composition et des propriétés physico-
chimiques du milieu intérieur et, par
extension, des compartiments liquidiens de
l’organisme
Walter CANNON
1871-1945
LES FONCTIONS D’HOMÉOSTASIE
Appareil respiratoire
Échanges O2/ CO2
Appareil digestif
Entrées d’eau, électrolytes
et de nutriments
Appareil circulatoire
Transport et distribution
d’ O2/ CO2et de matière
Appareil urinaire
Excrétion des « déchets »
et « excédents »
Système tégumentaire
Isolation d’avec le
milieu extérieur
Appareil locomoteur
Statique, mobilité,
thermorégulation,
Ca, phosphates, HCO3 (os)
Système nerveux
Relation / Information et
coordination
Système endocrine
Relation / Information et
coordination
Système immunitaire
Relation / Information et
coordination
Appareil reproducteur
« maintien de l’espèce »
Notion de régulation
homéostatique
Chapitre 4
État d’équilibre
(instable !)
ENVIRONNEMENT
NOTION DE BOUCLE DE CONTROLE
Entrées Sorties
Maintient de l’équilibre vital à l’échelon cellulaire
Détection
Intégration
Réponse