Concours paramédicaux - Biologie - Admis
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N O U V E AUX PARAMÉDICAL PROG RAM M E S Biologie Concours paramédicaux Psychomotricien Manipulateur en électroradiologie Ergothérapeute Pédicure-podologue Masso-kinésithérapeute Technicien de laboratoire Planning de révision Cours Méthode Annales corrigées Sujets gratuits en ligne Cours complet ✔ 13 chapitres traitant les nouveaux programmes de 1re et Terminale S Entraînement aux épreuves écrites ✔ Exercices ✔ QROC ✔ QCM le Social .fr PARAMÉDICAL Biologie Concours paramédicaux Psychomotricien Manipulateur en électroradiologie Ergothérapeute Pédicure-podologue Masso-kinésithérapeute Technicien de laboratoire Rafael De Guevara Docteur ès-sciences de l'université Paris VII Diderot Enseignant en classe préparatoire et chargé de cours en institut paramédical Sommaire Introduction5 L Méthodologie et conseils 6 1.Le programme ���������������������������������������������������������������������������������������������� 2.Les modalités des épreuves ���������������������������������������������������������������������� 3.La préparation aux concours ������������������������������������������������������������������ 4.La passation de l’épreuve �������������������������������������������������������������������������� 6 7 8 9 L Planning de préparation 12 L Le cours 14 L Sujets de concours L 1.Connaissances fondamentales ������������������������������������������������������������ 14 2.Les constituants de la matière vivante ��������������������������������������������� 20 3.Cellule et virus ������������������������������������������������������������������������������������������� 35 4.Cycle cellulaire ������������������������������������������������������������������������������������������� 55 5.Protéines et phénotypes ������������������������������������������������������������������������� 69 6.Cycle de développement ������������������������������������������������������������������������� 83 7.Génétique ����������������������������������������������������������������������������������������������������� 94 8.Variation génétique et santé ��������������������������������������������������������������� 113 9.Reproduction humaine ������������������������������������������������������������������������� 122 10.Physiologie de la reproduction ��������������������������������������������������������� 148 11.Immunologie ������������������������������������������������������������������������������������������� 172 12.Système nerveux ������������������������������������������������������������������������������������� 205 13.Évolution ����������������������������������������������������������������������������������������������������� 246 264 Sujet 1 ����������������������������������������������������������������������������������������������������������� 264 Sujet 2 ����������������������������������������������������������������������������������������������������������� 274 Bibliographie 283 • 3 • Introduction Les professions paramédicales sont actuellement en plein essor. En effet, la prise de conscience de leur nécessité en rapport avec l’évolution de la population amène à leur reconnaissance. Cela se traduit par l’appel de leur implication dans les grands plans de santé publique tel que le plan Alzheimer. Pour certaines d’entre elles (et probablement toutes à l’avenir), le diplôme d’État bénéficie du grade de la licence, ouvrant la voie à des masters et des doctorats spécifiques à chaque profession. Elles bénéficient aussi d’un statut privilégié au regard de l’emploi. Cette particularité, qui en fait des professions parmi les moins touchées par le chômage, trouve son explication dans une politique de quotas stricts qui limitent chaque année le nombre des admis dans les différentes écoles. L’application de ces quotas justifie en retour l’organisation de concours d’entrée dont la difficulté ne fait que croître du fait surtout du nombre sans cesse plus élevé de candidats. Cet ouvrage se propose de préparer le candidat à l’épreuve de biologie de ces concours d’entrée dans les écoles paramédicales. Il contient les notions essentielles à maîtriser que vous mettrez en application lors de vos entraînements avec les annales. Il faut avant tout garder à l’esprit qu’il s’agit d’un concours : c’est une idée première dont il faudra s’imprégner jusqu’au succès final. La sélection y est sévère et le fait de parvenir à se hisser à une honnête moyenne (qui permet d’obtenir le baccalauréat) ne suffit pas. Il est impératif ici de se fixer l’excellence pour objectif. Si les indications et les conseils qui composent cet ouvrage peuvent être de précieux atouts, il n’en reste pas moins vrai que la clef du succès passe avant tout par un travail intense et soutenu de la part du candidat. Vous avez peut-être déjà cette précieuse aptitude au travail (ou vous prenez de bonnes résolutions pour l’acquérir rapidement) mais il faut savoir que ce travail doit aussi être adapté aux modalités spécifiques et à l’esprit même des concours. Les très faibles pourcentages de reçus à l’issue de l’année de terminale témoignent de la nécessité de cet ajustement qu’apporte alors une bonne année de préparation. Érudition ou dilettantisme culturel n’ont pas leur place ici. Le concours a pour finalité de ne retenir parmi les candidats que ceux qui sont capables d’exprimer clairement des connaissances fondamentales sur un sujet précis. C’est une qualité essentielle qui garantit, les années suivantes, une solide formation en école et qu’exige ensuite l’exercice quotidien de ces admirables professions. • 5 • Méthodologie et conseils de base qui sont proposés. Il importe donc de s’entraîner à savoir les faire le jour du concours, le mieux et le plus rapidement possible. Pour cela, il faut ici aussi s’astreindre à la pratique de la feuille de papier et du crayon et de la répétition. C. Entraînement aux QCM Plus diversifiés dans leur contenu que ne le sont les exercices, les QCM n’en présentent pas moins de très nombreuses formulations qu’on retrouve d’un concours à l’autre, d’une année à l’autre. L’entraînement au QCM est un test de vérification d’une bonne connaissance des données du cours dans sa totalité. Il permet aussi de prendre un bon rythme de passation qui permettra ensuite d’atteindre le terme de l’épreuve dans le temps imparti. Vous l’avez compris, la formule clé de la préparation pourrait être l’entraînement par la répétition aux diverses modalités du concours et à leur contenu scientifique. L’étudiant pourra se placer dans des conditions plus proches de la réalité encore en se dotant d’annales. 4. La passation de l’épreuve Le candidat bien préparé doit affronter l’épreuve sans appréhension. C’est ici qu’il va mettre en application les techniques qu’il s’est employé à maîtriser depuis six à sept mois. De multiples épreuves « blanches » l’ont progressivement habitué à cette situation. A. Gérer le temps et mettre en place une stratégie Le premier soin doit être de parcourir la totalité du sujet pour en appréhender les thèmes et la longueur. Dans le cas d’un QCM, prendre en compte le nombre de questions vous donnera le temps de traitement de chacune et donc votre rythme à tenir. Pour les autres modalités, choisissez parmi les questions proposées celles que vous savez déjà pouvoir traiter immédiatement de façon efficace (vite et bien). Traitez ensuite les autres questions en surveillant votre montre afin de ne pas vous laisser surprendre par le temps. B. Faire les exercices Reconnaître d’emblée à la lecture de l’énoncé quel est le thème abordé et noter au brouillon les idées fondamentales que vous apporte le cours sur ce sujet. En profiter pour dresser une liste d’un certain nombre de mots clés que vous glisserez ensuite dans votre rédaction. Les exercices reposent sur des expérimentations. Dans certains cas, les expérimentations se suivent en respectant une certaine logique qu’on vous demande de mettre en évidence. Dans tous les cas, après une expérimentation, ne donnez comme commentaire que celui que l’expérimentation, et elle seule, vous permet de • 9 • donner. Un exercice n’est pas de prime abord une question de cours ! Ne faites pas allusion, prématurément, à des connaissances extraites du cours. D’autres expérimentations vont vous y conduire progressivement. Ce non-respect de la progression de l’énoncé vous amènerait à coup sûr à des répétitions de très mauvais effet pour les questions suivantes et à des hors-sujets. L’exposé des connaissances du cours vient en fin d’exercice. Après avoir dressé un premier constat des résultats des expérimentations, vous pouvez y êtes invité par la formule suivante : « en vous aidant de vos connaissances ». Attention, parfois, une synthèse rédactionnelle est demandée mais uniquement avec les conclusions de chaque expérience. Pour certains thèmes, bon nombre d’exercices demande une synthèse des résultats sous forme d’un schéma. Si votre entraînement a été sérieux, vous devez pouvoir le faire sans aucune improvisation de dernière minute puisque vous avez très certainement déjà eu l’occasion de le faire de multiples fois. N’oubliez pas, pour l’illustration de votre copie, que tout schéma ou tout graphique doit être soigné, correctement légendé (avec les unités pour les graphiques) et accompagné d’un court commentaire si la demande en est faite. C. Répondre aux questions courtes Les conseils généraux de rédaction restent les mêmes que pour les exercices, à cela près qu’il s’agit maintenant de restituer brièvement les notions de cours. Deux démarches méthodologiques doivent vous y aider : – La question posée s’articule généralement en plusieurs propositions qui vous serviront de plan d’exposition. Exemple : les mutations géniques : définition, diversité, conséquences. – Très souvent aussi votre réponse peut se présenter sous le double aspect structurefonction. Exemple : La synapse – Réponse : 1. Structure de la synapse ; 2. Transmission synaptique. Deux écueils sont particulièrement redoutables (et s’additionnent même parfois) dans cette forme d’épreuve. Il s’agit d’abord des développements excessifs (peu en rapport avec le nombre de points généralement réduits attribués à la question ; il y a là une perte de temps évidente). Le candidat peut aussi dans son enthousiasme se laisser entraîner à des développements cette fois-ci hors sujet. La perte de temps est ici aussi flagrante ; en plus les points ne sont pas au rendez-vous, voire retirés ! D. Les questions rédactionnelles On a dit plus haut qu’elles étaient rares. Elles justifient les mêmes conseils que précédemment en insistant davantage encore sur le plan qui doit être établi, au brouillon, avant toute rédaction. On doit retrouver ce plan sur la copie avec une introduction, différents paragraphes (qui se succèdent en suivant une certaine logique ou un fil conducteur) et une conclusion. L’illustration ici aussi doit être pertinente, annoncée dans le texte, légendée et commentée. • 10 • Méthodologie et conseils E. Le QCM Lire d’abord soigneusement les consignes dictées en début d’épreuve et s’y conformer scrupuleusement. Rester ensuite vigilant à l’égard de la formulation des items : se méfier par exemple des mots « toujours » ou « jamais » ainsi que des doubles négations qui inversent le sens présumé d’une phrase. Certains items attendent une réponse positive si la formulation est inexacte, d’autres ont la démarche contraire. Il s’agit de rester attentif et ne pas se laisser entraîner par sa première réaction. Enfin, ne pas s’attarder sur un item qui vous crée des difficultés, vous y reviendrez après avoir atteint la fin du QCM. • 11 • Planning de préparation Je vous propose un calendrier basé sur 24 semaines. Il a pour but de vous donner un rythme de travail. Chacun l’adaptera selon sa situation, c’est-à-dire sa formation antérieure. Mais ayez à l’esprit que les concours arrivent dès le mois de mars. Vous ne pouvez pas accumuler de retard. Le plan du cours de votre formation est le suivant : Plan du cours Chapitre 1 Connaissances fondamentales Chapitre 2 Les constituants de la matière vivante Chapitre 3 Cellule et virus Chapitre 4 Cycle cellulaire Chapitre 5 Protéines et phénotypes Chapitre 6 Cycle de développement Chapitre 7 Génétique Chapitre 8 Variation génétique et santé Chapitre 9 Reproduction humaine Chapitre 10 Physiologie de la reproduction Chapitre 11 Immunologie Chapitre 12 Système nerveux Chapitre 13 Évolution Planning de travail sur 24 semaines Septembre Octobre Semaines S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8 Chapitres 1, 2 3, 4 Rév. 1-4 5 6 Rév. 5-6 7 7 Semaines S9 S10 S11 S12 S13 S14 S15 S16 Chapitres 8 9 Rév. 7-8 Bilan 9 10 10 Noël Semaines S17 S18 S19 S20 S21 S22 S23 S24 Chapitres 11 11 Rév. 9-11 12 12 13 Rév. 12-13 Bilan Novembre Décembre Janvier Février • 12 • Planning de préparation Comme vous le constatez, ce planning met en place des phases de révisions des chapitres, par exemple révisions des chapitres 1 à 4 : Rév. 1-4. Cette période est consacrée à vérifier que le cours est maîtrisé totalement. Les semaines bilan en milieu et fin de formation sont le moment de refaire exercices et QCM, ce qui participe encore à la révision générale. Suite à cela, vous pourrez faire le point sur vos acquis et sur ce que vous devez renforcer pour la suite et avant les concours. Enfin, les dix jours de vacances de Noël représentent un sas de décompression. Reposez-vous tout en maintenant vos connaissances entre les fêtes afin de ne pas perdre le rythme. • 13 • 3 | Cellule et virus Le monde du vivant se divise en deux groupes cellulaires : les Procaryotes et les Eucaryotes. Les virus forment un groupe à part et ne doivent pas être considérés comme des cellules. Ils sont cependant étroitement liés au monde cellulaire pour leur multiplication. Les Procaryotes, qui comprennent les différents types de bactéries, ont une structure relativement simple. Ils sont biochimiquement polyvalents. Leur information génétique n’est pas enveloppé dans un noyau. Les cellules eucaryotes sont plus grandes et plus complexes. Leur ADN est enfermé dans un noyau limité par une enveloppe et le hyaloplasme (substance interne fondamentale) contient de nombreux organites constitués par une membrane. Parmi les Eucaryotes, on distingue classiquement les organismes unicellulaires (Protophytes dans le règne végétal et Protozoaires dans celui animal). Ce sont des êtres formés d’une seule cellule totipotente et qui montrent une grande variété de formes et de comportements. L’autre catégorie d’Eucaryotes est formée par les Métazoaires (animaux) et les Métaphytes (végétaux). Ce sont des êtres pluricellulaires possédant une caractéristique essentielle : leurs cellules se spécialisent et coopèrent. L’Homme est donc un Eucaryote métazoaire composé de milliards de cellules provenant d’une cellule initiale, la cellule œuf. Toutes ces cellules n’ont ni la même forme, ni la même taille, ni les mêmes fonctions. Elles sont toutes capables d’utiliser l’énergie contenue dans les nutriments et de fabriquer de nouvelles molécules dont les protéines, objet d’un chapitre. Pour comprendre ces phénomènes, il faut explorer la cellule et en voir son organisation. 1.Ultrastructure de la cellule eucaryote A. La membrane plasmique a. Caractéristiques générales Elle représente la frontière avec le milieu extérieur. La membrane plasmique est fondamentalement une surface d’échange et de reconnaissance cellulaire avec l’environnement. Son organisation moléculaire montre qu’elle est principalement constituée par une double couche de phospholipides (associés à des molécules de cholestérol) et par des protéines. Ces dernières sont périphériques, protéines extrinsèques, ou traversent la bicouche, protéines intrinsèques ou transmembranaires. Elles sont aussi très diversifiées. En effet, on peut observer des protéines de structure, des protéines réceptrices (par exemple d’hormone) et des protéines participant aux échanges cellulaires (protéines-canaux, perméases-translocases, protéines-pompes). • 35 • 3 | Cellule et virus La face extracellulaire de la membrane plasmique est revêtu d’un cell-coat constitué de glycoprotéines et de glycolipides. Cette structure joue un rôle déterminant dans les mécanismes de reconnaissance cellulaire. Attention On notera enfin que tous les constituants moléculaires ont une mobilité permanente (modèle de mosaïque fluide). liquide extracellulaire glycoprotéine glycolipide glucide protéine périphérique protéine intramembranaire filaments du cytosquelette cholestérol cytoplasme b. Particularités de la membrane plasmique En fonction du rôle de chaque cellule, on peut observer des régions membranaires spécifiques : – intervenant dans la cohésion des tissus : les desmosomes (jonctions entre deux membranes par un matériel dense) ou les jonctions serrées (membranes directement accolées) ; – établissant une communication entre cellules de même tissu : les gap-jonctions (jonctions à trou) ; – augmentant la surface d’échange : microvillosités apicales et replis basaux ; microvillosités replis basaux – permettant la phagocytose : pseudopodes (déformations membranaires qui encapsulent des substances extracellulaires). • 36 • Le cours pseudopode c. Modalités des échanges cellulaires transmembranaires La membrane plasmique est une frontière dynamique où les échanges se font selon plusieurs modes : La diffusion simple : c’est un phénomène physique qui dépend de la nature de la membrane perméable. Cette diffusion va dans le sens du gradient de concentration, donc du milieu hypertonique vers le milieu hypotonique jusqu’à l’isotonie. Les molécules traversent directement la bicouche lipidique. La diffusion facilitée : c’est un phénomène biologique car il fait intervenir des protéines transmembranaires (canaux, perméases). Elle suit les mêmes lois que la diffusion simple. Le transport actif : effectué par les protéines-pompes, il permet le passage de molécules contre le gradient de concentration et nécessite pour cela de l’énergie. L’exemple le plus courant est la pompe sodium/potassium, ATP dépendante. molécule transportée canal protéique protéine porteuse double couche lipidique gradient électrochimique e gi er én diffusion simple diffusion par un canal diffusion par un transporteur transport passif (diffusion facilitée) transport actif L’osmose : ce phénomène concerne le passage des molécules d’eau. Expérimentalement, on utilise une membrane semi-perméable qui ne laisse pas passer le soluté. On observe alors une diffusion de l’eau du milieu hypotonique vers le milieu hypertonique jusqu’à l’isotonie. Dans la pratique, les hématies et les cellules végétales sont classiquement utilisées pour la mise en évidence des échanges cellulaires. D’une façon générale et dans un premier temps pour les cellules végétales, il faut considérer la membrane plasmique comme une membrane semi-perméable. • 37 • 3 | Cellule et virus Hématies normales (microscopie électronique) Cellule végétale à l’isotonie (microscopie optique) Une cellule placée dans un milieu hypertonique se plasmolyse par sortie d’eau. L’hématie prend un aspect crénelé. Dans un milieu hypotonique, la cellule devient turgescente par entrée d’eau. La membrane plasmique de la cellule végétale est collée contre la paroi pecto-cellulosique. Si le milieu est très hypotonique, l’hématie éclate (hémolyse), à l’inverse de la cellule végétale qui est protégée contre les chocs osmotiques par la paroi cellulosique. Si on retire la paroi, on obtient un protoplaste qui subira le choc osmotique. Dans un deuxième temps, seulement pour la cellule végétale plasmolysée, la membrane se comporte comme une membrane perméable. On peut assister alors à la diffusion du soluté (le plus souvent l’urée) et à une déplasmolyse qui permet de retrouver le volume cellulaire initial du fait de l’isotonie entre milieu intra et extracellulaire à la fin de l’expérience. • 38 • Le cours d. Les autres relations avec le milieu extracellulaire En plus des échanges à travers la membrane plasmique, la cellule peut puiser des éléments extracellulaires ou en rejeter grâce à deux mécanismes : L’endocytose : c’est l’ingestion de particules volumineuses (phagocytose) ou de liquide extracellulaire (pinocytose). L’exocytose : c’est l’expulsion des éléments contenus dans des vésicules d’exocytose qui viennent fusionner avec la membrane plasmique. Ces vésicules contiennent des déchets métaboliques ou des produits de synthèse comme par exemple des neuromédiateurs. B. Le système endomembranaire a. Le réticulum endoplasmique Le réticulum est un vaste réseau de cavités aplaties en continuité avec la membrane nucléaire externe. On en distingue fonctionnellement trois types : Le réticulum endoplasmique rugueux (RER) ou granuleux (REG) : il présente à sa surface des ribosomes (petites structures d’ARN et de protéines). L’ensemble intervient dans la protéosynthèse. Le réticulum endoplasmique lisse (REL) : il permet la synthèse des lipides et il participe à la détoxication cellulaire. Le réticulum sarcoplasmique : c’est le réticulum lisse de la cellule musculaire capable de stocker les ions calcium nécessaires à la contraction. Enfin, le réticulum endoplasmique est le siège des première étapes de la glycosylation, à savoir la formation des glycoprotéines et des glycolipides du cell-coat. enveloppe nucléaire réticulum endoplasmique rugueux ribosomes réticulum endoplasmique lisse b. L’appareil de Golgi Il est composé de plusieurs sous-unités, les dictyosomes, eux-mêmes formés par un petit groupe de saccules associés à des vésicules golgiennes qui transportent les matériaux vers les différents compartiments de la cellule. L’appareil de Golgi a un rôle de maturation et de conditionnement des produits synthétisés tels que protéines et lipides ainsi qu’un rôle sécrétoire grâce aux vésicules formées. Il achève aussi le processus de glycosylation. • 39 • 3 | Cellule et virus Un dictyosome constitutif de l’appareil de Golgi grains de sécrétion saccule c. Les mitochondries Les mitochondries sont les centrales énergétiques de toutes les cellules eucaryotes convertissant l’énergie potentielle des métabolites en une forme utilisable (ATP) pour activer les réactions cellulaires. Elles sont formées par deux membranes séparées par un espace intermembranaire. La membrane interne forme des replis, les crêtes mitochondriales, et contient les complexes où se font les synthèses d’ATP, les sphères pédonculées appelées aussi ATPosomes. C’est au niveau de cette membrane que se fait le processus de respiration cellulaire avec l’oxygène apporté par voie sanguine. L’espace interne de la mitochondrie, la matrice, contient une solution concentrée en nombreuses enzymes différentes et de l’ADN. C’est le lieu du cycle de Krebs qui consiste en la dégradation de l’acide pyruvique transformé préalablement en acétylcoA. Cette chaîne catabolique effectue des déshydrogénations et des décarboxylations. Le CO2 formé est ensuite expulsé et transporté via le sang jusqu’aux poumons. L’équation bilan de la respiration cellulaire à partir du glucose, métabolite préférentiel s’écrit : C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + 38 ATP membrane externe membrane interne crêtes d. Le noyau C’est l’élément le plus remarquable de la cellule. Il est séparé du cytoplasme (hyaloplasme + organites) par une enveloppe constituée de deux membranes. Son contenu communique avec le cytoplasme par des pores nucléaires. Baignant dans un gel, le nucléoplasme, ce contenu est constitué par l’ADN chromosomique associé à des protéines histones et non histones et formant la chromatine. • 40 • Le cours pores nucléaires 3-10 µm nucléole : assemblage des ribosomes chromatine membrane interne membrane externe On y observe aussi, en dehors de la période de division, une région d’aspect sphérique sans membrane, formée par des fragments spécifiques (organisateurs nucléolaires) de chromosomes : le nucléole. C’est une « usine » où sont synthétisés les ribosomes. Selon la compaction de cette chromatine, on définit l’euchromatine (dispersée), siège de la protéosynthèse, et l’hétérochromatine (condensée). Lors de la division cellulaire, la compaction atteint son maximum et permet de visualiser le chromosome. courte région de la double hélice d’ADN 2 nm chromatine en forme de « perles sur un fil » 11 nm fibre de chromatine de 30 nm, avec des nucléosomes empilés 30 nm partie de chromosome sous une forme allongée 300 nm partie condensée du chromosome 700 nm centromère chromosome mitotique entier 1 400 nm Résultat net : chaque molécule d’ADN a été empaquetée dans un chromosome mitotique 50 000 fois plus court que la molécule déroulée • 41 • 3 | Cellule et virus C. Le cytosquelette Le cytosquelette est composé de rangées de filaments protéiques (microtubules, microfilaments d’actine, filaments intermédiaires) formant un réseau donnant sa forme à la cellule et une base à ses mouvements qu’il s’agisse de la cellule entière ou des organites (phénomène appelé cyclose) qu’elle contient. D. Les structures spécifiques Les cellules animales et végétales présentent des particularités structurales. a. Chez la cellule animale Le diplosome ou centrosome est construit par deux centrioles disposés perpendiculairement l’un par rapport à l’autre, chacun constitué par 9 triplets de tubules eux-mêmes formés par de la tubuline (protéine). Il intervient dans la division cellulaire et dans la structure des éléments locomoteurs des cellules mobiles. C B A un centriole A B C triplet le centrosome Le lysosome est un sac membranaire contenant des enzymes lytiques (hydrolases acides) provenant de l’appareil de Golgi. Son activation suppose sa fusion avec une vésicule formée par deux voies : – l’autophagie : digestion des vieux constituants cellulaires encapsulés, – l’hétérophagie : suite à la phagocytose, formation d’un phagolysosome résultant de la fusion du phagosome avec un lysosome. b. Chez la cellule végétale Le chloroplaste : ce plaste est un organite, stockant la chlorophylle, entouré d’une double membrane que l’on trouve chez tous les végétaux supérieurs. Un système membranaire interne contient l’appareil photosynthétique. On y trouve aussi de l’ADN. L’amyloplaste : c’est l’unité de stockage de l’amidon constituant une réserve énergétique pour la cellule. La vacuole végétale : c’est une très grande vésicule entourée d’une membrane unique appelée tonoplaste. Elle joue un rôle dans la digestion intracellulaire (équivalente des lysosomes) et dans le maintien de la pression osmotique par échange d’eau avec le milieu extracellulaire. • 42 • 3 | Cellule et virus Le cycle du VIH VIH enveloppe virale gp120 milieu extracellulaire 8 : sortie par bourgeonnement membrane plasmique du LT4 1 : fixation cytoplasme nucléocapside ARN viral 2 : décapsidation 3 : transcription inverse 7 : assemblage ADN viral transcriptase inverse 6 : clivage protéines par protéase pore nucléaire noyau 4 : intégration protoprotéines virales ADN cellulaire 5 : transcription gène VIH ARNm viral • 50 • Le cours Entraînement Difficulté ✘✘✘ Durée 20 min QCM Sélectionnez les bonnes réponses. A Quelles sont, parmi les propositions suivantes, celles qui correspondent à des fonctions généralement attribuées à l’appareil de Golgi d’une cellule sécrétrice ? q a. Synthétiser des protéines. q b. Synthétiser des glucides. q c. Transformer des molécules organiques synthétisées. q d. Permettre le transit des protéines synthétisées. B Le modèle de la mosaïque fluide qui permet de représenter schématiquement la membrane cytoplasmique comprend q a. une couche de phospholipides dans laquelle sont incorporées des protéines. q b. une couche de protéines dans laquelle sont incorporés des phospholipides complexes. q c. une double couche de phospholipides dans laquelle sont enchâssées des protéines globulaires. q d. une double couche de molécules de cholestérol dans laquelle sont enchâssées des protéines globulaires. C Voici des caractéristiques pouvant être attribuées à des cellules. Quelles sont celles qui sont retrouvées dans des cellules procaryotes bactériennes ? q a. Noyau délimité par une enveloppe nucléaire. q b. Absence de paroi limitant la cellule. q c. Présence d’une membrane cytoplasmique limitant la cellule. q d. Longue molécule d’ADN circulaire. D Les plasmides sont des molécules informatives circulaires qui q a. sont constitués d’un ADN monocaténaire. q b. sont constitués d’un ADN bicaténaire. q c. sont constitués d’un ARN monocaténaire. q d. sont constitués d’un ARN bicaténaire. E Un chromosome simple comporte q q q q q a. uniquement une molécule géante d’ADN. b. une molécule d’ADN associée à des protéines. c. plusieurs molécules d’ADN. d. plusieurs molécules d’ADN associées à des protéines. e. seulement des protéines. F Le VIH q a. est un rétrovirus. q b. se multiplie dans toutes les cellules. q c. possède la transcriptase inverse. q d. est un parasite obligatoire intracellulaire. q e. est responsable d’une immunodéficience. G Une cellule cible d’un virus q q q q a. est une cellule dans laquelle se développe le virus. b. voit son matériel génétique détourné au profit de celui du virus. c. est détruite par la pénétration du virus. d. produit et dissémine par endocytose les virus dans l’organisme. • 51 • 3 | Cellule et virus H Un Eucaryote q q q q a. possède une structure cellulaire qui peut être étoilée. b. est toujours un organisme pluricellulaire. c. appartient au monde animal ou végétal. d. est toujours diploïde. I Un virus q q q q q a. est un parasite extracellulaire obligatoire. b. peut mesurer de l’ordre de 0,1 nm. c. peut mesurer de l’ordre de 0,1 micron. d. n’est composé que d’acides nucléiques. e. dont le matériel génétique est de l’ARN est obligatoirement un rétrovirus. J Le réticulum endoplasmique rugueux est ainsi appelé parce qu’il possède sur sa face externe q a. des liposomes. q b. des lysosomes. q c. des ribosomes. q d. des peroxysomes. K Le transport actif des substances à travers la membrane s’effectue q a. selon le gradient de concentration. q c. en utilisant de l’énergie. q b. contre le gradient de concentration. q d. à travers la bicouche de phospholipides. L La cellule bactérienne est une cellule q q q q a. eucaryote. b. sans ribosomes. c. équipée d’une molécule d’ADN monocaténaire. d. renfermant des plasmides. M le système endomembranaire q q q q a. est constitué d’une couche de phospholipides. b. concerne les virus intracellulaires. c. concerne les bacilles. d. se retrouve dans une cellule hépatique. N Un lysosome q q q q a. peut être présent dans une bactérie. b. intervient dans des processus de dégradation. c. dérive du réticulum endoplasmique lisse. d. permet la mobilité cellulaire. O La diffusion facilitée d’un soluté q q q q a. se fait selon le gradient des concentrations. b. n’exige pas d’apport énergétique. c. est un phénomène biologique. d. met en place une différence de concentration de part et d’autre de la membrane. P La phosphorylation de l’ADP dans les mitochondries q a. fournit de l’énergie. q c. nécessite l’apport d’eau. q b. consomme de l’énergie. q d. nécessite l’apport d’oxygène. Q Un nucléole est limité par q a. une double membrane. q c. la membrane nucléolaire. q b. une simple membrane. q d. aucune membrane. • 52 • Le cours R Les bactéries q q q q a. peuvent s’échanger du matériel génétique. b. se multiplient par reproduction sexuée. c. sont capables d’association avec des organismes. d. sont absentes des milieux liquidiens. S On trouve de l’ADN dans q a. le chloroplaste. q c. la mitochondrie. q b. l’appareil de Golgi. q d. le diplosome. T Le noyau d’une cellule q a. ne contient pas de protéine. q c. est délimité par une simple membrane. q b. contient de la chromatine. q d. est relié à l’appareil de Golgi. Exercice n° 1 On a déterminé les quantités de bases azotées présentes dans l’ADN de différentes espèces. Les résultats sont rapportés dans le tableau suivant avec une grande précision de +/– 0,02 unités. oriGine De l’aDn a Dénine thymine Guanine C ytosine Colibacille 0,25 0,25 0,25 0,25 Thymus de veau 0,29 0,28 0,21 0,22 Levure de bière 0,32 0,33 0,18 0,18 Bactériophage 0,25 0,33 0,24 0,18 Commentez ces résultats. Exercice n° 2 Voici la représentation schématique de l’organisation d’une cellule, observée au microscope électronique à transmission (× 10 000). 4 5 1 7 2 3 6 • 53 • 3 | Cellule et virus A Nommez les légendes correspondant aux numéros figurant sur le schéma. B Quelle type de cellule est observée ? Corrigés à 1 sauf pour le virus. On en déduit que chez ce dernier l’ADN n’est pas bicaténaire mais monocaténaire. QCM A c, d. B c. C c, d. D b. E b. F a, c, d, e. G a, b. H a, c. I c. J c. K b, c. L d. M d. N b. O a, b, c. P b, d. Q d. R a, c. S a, c. T b. Exercice n° 2 A 1. membrane plasmique – 2. ribosomes – 3. RER – 4. phénomène d’exocytose – 5. vésicule d’exocytose – 6. pore nucléaire – 7. chromatine. Exercice n° 1 B Cette cellule possède un système endo- Les trois premières espèces représentent des êtres cellulaires, la quatrième un virus. Les rapports des bases A/T et G/C sont égaux membranaire. C’est donc une cellule eucaryote. Mais la vacuole est absente, on peut donc supposer qu’il s’agit d’une cellule animale. • 54 • 9 | Reproduction humaine Entraînement Difficulté ✘✘✘ Durée QCM Sélectionnez les bonnes réponses. A Les spermatocytes de second ordre (spermatocyte 2) q q q q a. sont diploïdes et chaque chromosome comporte 2 chromatides. b. sont haploïdes et chaque chromosome comporte 1 chromatide. c. sont haploïdes et chaque chromosome comporte 2 chromatides. d. sont diploïdes et chaque chromosome comporte 1 chromatide. B Le deuxième globule polaire (GP2) q q q q a. est diploïde et chaque chromosome comporte 2 chromatides. b. est haploïde et chaque chromosome comporte 1 chromatide. c. est haploïde et chaque chromosome comporte 2 chromatides. d. est diploïde et chaque chromosome comporte 1 chromatide. C Un ovocyte de second ordre (ovocyte 2) est caractérisé q q q q a. par la présence de granules corticaux dans la périphérie de son cytoplasme. b. par la présence d’une membrane de fécondation. c. parce qu’il est bloqué en prophase de deuxième division de méiose. d. est observé uniquement dans l’ovaire. D Un ovotide est caractérisé q q q q a. par l’absence de granules corticaux dans la périphérie de son cytoplasme. b. parce qu’il contient n + n chromosomes à une chromatide chacun. c. parce qu’il est accompagné de deux globules polaires. d. par la présence d’une membrane de fécondation. E La spermatogenèse. q q q q a. Les spermatogonies subissent des mitoses. b. Elle a lieu dans les tubes séminifères. c. Les spermatogonies se trouvent au centre du tube séminifère. d. Les spermatocytes 1 subissent la méiose. F Structure observée dans un ovaire de mammifère : 1 2 3 4 6 5 q q q q a. Les n chromosomes de l’élément 6 sont dupliqués. b. 5 est un ovocyte 2 bloqué en métaphase de première division méiotique. c. 5 possède autant d’ADN qu’un neurone. d. Les cellules de la zone 3 possèdent 46 chromosomes chacune. • 142 • 75 min Le cours G Le second globule polaire possède q q q q a. toujours un chromosome X quand la méiose se déroule bien. b. jamais de chromosome Y. c. autant d’ADN que le premier globule polaire. d. autant d’ADN qu’un spermatozoïde. H La fécondation q a. amplifie le brassage génétique assuré par la méiose. q b. assure une séparation indépendante des allèles de chaque gène. q c. contribue à la réalisation d’un organisme présentant une association des allèles de l’espèce qui est unique. q d. ne crée pas de nouveaux allèles de gènes mais crée de nouveaux assortiments d’allèles. I Le gène SRY q q q q a. est transmis une fois sur deux par le père. b. s’exprime tout au long de la vie embryonnaire. c. code la protéine TDF. d. induit l’expression de gènes. J La différenciation du sexe gonadique q a. femelle est déterminée génétiquement par le gène SRY porté par le chromosome X. q b. m âle nécessite la synthèse d’une protéine TDF qui entraîne la différenciation des canaux de Wolff . q c. femelle est une conséquence de l’absence d’une protéine. q d. femelle est liée à l’absence d’hormones testiculaires. K La différenciation des organes génitaux externes mâles q q q q a. est indépendante de la différenciation des gonades. b. résulte de l’action de la testostérone. c. dépend directement de l’expression du gène SRY. d. peut être affectée par des mutations touchant le gène responsable de la synthèse des récepteurs à la testostérone. L L’ovogenèse chez la femme q a. a entièrement lieu dans l’ovaire. q c. débute à la puberté. q b. a une durée maximale de 14 ans. q d. s’achève juste à la fécondation. M Chaque gamète possède q q q q a. un allèle de chaque gène autosomal. b. deux allèles semblables de chaque gène. c. pour chaque gène un allèle différent de ceux des autres gamètes. d. une combinaison originale des allèles des gènes de l’espèce. N Dans les ovaires d’une jeune fille non pubère, on peut observer q a. des follicules primordiaux. q c. un unique follicule mûr de De Graaf. q b. des ovotides. q d. des follicules primaires. O La spermatogenèse. q q q q a. La spermatogenèse est un phénomène continu qui débute à la puberté. b. La spermatogenèse concerne toutes les cellules de la paroi des tubes séminifères. c. La spermatogenèse comprend une phase d’accroissement des spermatogonies. d. Chaque cellule souche donne naissance à 4 spermatozoïdes contenant le quart de la quantité d’ADN de celle de la cellule souche. • 143 • 9 | Reproduction humaine P L’ovogenèse. q q q q a. L’ovogenèse est un phénomène continu. b. L’ovogenèse se déroule uniquement dans les follicules ovariens. c. Un follicule qui se rompt libère une cellule haploïde. d. Une cellule souche donne naissance à un seul gamète haploïde. Q La fécondation chez les mammifères. q a. Le gamète femelle qui rencontre un spermatozoïde est un ovocyte 2 bloqué en prophase de deuxième division de méiose. q b. Les enzymes libérées par l’acrosome du spermatozoïde digèrent la membrane du gamète femelle. q c. La fusion des pronoyaux, qui contiennent n chromosomes rétablit l’état diploïde dans la cellule œuf. q d. La membrane de fécondation provient de la libération des enzymes contenues dans les granules corticaux de l’ovocyte. R L’amniocentèse q a. correspond à une biopsie. q b. permet un dépistage génétique. q c. se fait lors du premier mois de grossesse. q d. est indiqué chez les femmes de 25 ans. S La nidation est effectuée par q a. la cellule œuf. q c. le fœtus. q b. l’embryon. q d. l’embryon au stade morula. T Le placenta q a. est relié au cordon ombilical. q c. permet les échanges gazeux. q b. permet le passage de tous les anticorps. q d. a pour origine les cellules utérines. Exercice n° 1 Voici le caryotype d’une cellule humaine : 1 2 3 6 7 8 13 14 15 19 20 9 21 10 22 4 5 11 12 16 17 18 X Y A Indiquez précisément de quelle cellule il s’agit. B Indiquez l’anomalie présentée par le caryotype. Quelle en sera la conséquence ? C À partir de vos connaissances sur la méiose et à l’aide d’un schéma, expliquez l’anomalie précédente. • 144 • Le cours Exercice n° 2 L’étude expérimentale de la mise en place du sexe phénotypique est effectuée chez des Mammifères encore indifférenciés. Elle consiste en une greffe de testicule et en une application d’une hormone. Les modifications des voies génitales de deux fœtus de lapin femelle de 28 jours sont visualisées dans le document. À gauche, femelle sur laquelle on a greffé, à l’âge de 20 jours, un testicule d’un mâle du même âge. À droite, un cristal de propionate de testostérone est implanté à la même place que le greffon. cristal de propionate propionate de testostérone testostérone ovaire ovair e canal de Müller Müller testicule gref gref effé fé canal de W Wolf olfff olf canal de W Wolf olfff olf canal de Müller Müller Indiquez, par une étude rigoureuse du document fourni et grâce à vos connaissances sur la détermination du phénotype sexuel, en quoi cette expérience permet de démontrer que la détermination du sexe est équivalente à la détermination des testicules. Exercice n° 3 Suite à des prélèvements dans un oviducte de lapine, on observe au microscope optique les cellules schématisées ci-dessous. Figure Figur ea cellule à identifier identifier Figure Figur eb zone pellicule granules des corticaux cellule cellule à identifier identifier A Identifiez la cellule de la figure a en justifiant votre réponse. B Même question pour la figure b. C À partir de vos connaissances, relatez les transformations subies par la cellule, entre les figures a et b. • 145 • 9 | Reproduction humaine Corrigés Cyte 1 QCM A c. B b. C a. D a, b, c, d. E a, b, d. F a, c, d. G a, b, d. H a, c, d. I c, d. J c. K b, d. L d. M a, d. N a, d. O a, c. P c, d. Q c, d. R b. S b. T a, c. Division réductionnelle Exercice n° 1 A On observe des chromosomes en un seul exemplaire. Sachant qu’il s’agit d’une cellule humaine, c’est donc obligatoirement une cellule germinale qui est issue de la division réductionnelle de méiose. Les chromosomes sont bichromatidiens. La cellule n’a pas subi la fin de la division équationnelle de la méiose et est en métaphase. Il s’agit donc d’un stade cyte 2. La présence d’un chromosome X et non pas Y ne nous permet pas de trancher entre un ovocyte 2 et un spermatocyte 2. B On observe deux chromosomes 21. Dans le cas d’une fécondation de ce futur gamète avec un gamète normal, il en résultera une aneuploïdie caractérisée par une trisomie 21. C Deux explications permettent de comprendre le caryotype. La première est que, lors de la prophase de la M1, les chromosomes homologues ne se sont pas appariés et chacun a migré vers le même pôle de la cellule. La deuxième est qu’il y a eu formation du bivalent mais, en anaphase de M1, les chromosomes homologues ne se sont pas séparés. Dans les deux cas, la cellule fille reçoit un exemplaire en trop. Schéma montrant la non-séparation de la paire de chromosomes homologues 21. Les petits chromosomes du schéma servent de référence. Les grands chromosomes représentent la paire 21. Cyte 2 Cyte 2 Exercice n° 2 On utilise des femelles. Dans l’expérience 1, l’ovaire à gauche est développé et relié au canal de Müller. On note l’atrophie du canal de Wolff. Cette situation exprime le développement normal du sexe phénotypique femelle. En effet, ce sont les canaux du Müller qui sont à l’origine de l’appareil génital interne. L’ovaire en contact avec le testicule greffé est atrophié, le canal de Wolff ne dégénère pas à l’inverse du canal de Müller. La perturbation du développement ne peut être due qu’à l’action endocrine du testicule. La greffe permet cette conclusion. Dans l’expérience 2, le remplacement du testicule greffé par de la testostérone aboutit au développement des canaux de Wolff des deux côtés mais sans la disparition des canaux de Müller. L’action de la testostérone est donc ciblée. Elle stimule uniquement les canaux de Wolff. Le testicule produit donc une autre hormone responsable de la régression des canaux de Müller. Nous savons qu’il s’agit de l’hormone antimüllérienne produite par les cellules de Sertoli. • 146 • Le cours L’ensemble des résultats montre que le phénotype sexuel mâle est imposé au fœtus femelle malgré son sexe génétique déterminé par le caryotype 44+XX. Il apparaît que le développement du phénotype femelle se fait par défaut. La détermination des testicules par l’action du gène SRY est à la base de la mise en place de l’appareil sexuel primaire : mâle en leur présence, femelle en leur absence. Exercice n° 3 A La figure a est un ovocyte de deuxième ordre en métaphase de seconde division de méiose. Il provient d’un ovocyte de premier ordre qui a été libéré du follicule mûr au moment de l’ovulation. Au plan chromosomique, l’ovocyte 2 comporte n chromosomes à 2 chromatides chacun. Au plan cytologique, elle abrite, à la périphérie de son cytoplasme, des granules corticaux. Il est entouré d’une membrane pellucide et est accompagné du premier globule polaire. Extérieurement à la membrane pellucide prennent place des cellules de la corona radiata ; on y observe aussi quelques spermatozoïdes parvenus jusqu’à l’ampoule oviductaire où se situe l’ensemble. B La figure b est une cellule œuf ou zygote en métaphase de première mitose de segmentation. En effet, la présence de deux globules polaires et la disparition des granules corticaux indiquent une fécondation. C Événements prenant place entre la figure a et la figure b : Un spermatozoïde traverse la membrane pellucide et pénètre dans l’ovocyte 2, qui achève sa seconde division de méiose et expulse son second globule polaire. C’est la fécondation. Les granules corticaux sont expulsés. La membrane pellucide par transformation biochimique devient imperméable au passage d’autres spermatozoïdes. C’est maintenant une membrane de fécondation. Ce processus correspond au blocage de la polyspermie par la réaction corticale. La garniture chromosomique du spermatozoïde devient un pronucléus mâle, tandis que celle de l’ovule forme un pronucléus femelle. Dans chacun s’effectue la réplication (n chromosomes à 2 chromatides). La fusion des deux pronucléus ou caryogamie aboutit à la formation du zygote à 2n chromosomes. Le zygote (figure b) commence sa première mitose de segmentation dont on voit ici la métaphase. • 147 • PARAMÉDICAL N O U V E AUX PROG RAM M E S Concours paramédicaux Biologie Mettez toutes les chances de votre côté ! Un ouvrage complet : ✔ un planning de révision ✔ une méthode pas à pas ✔ les connaissances indispensables ✔ de nombreux entraînements et sujets corrigés Des auteurs spécialistes des concours, enseignants et formateurs au plus près des réalités des épreuves Une collection pour répondre à tous vos besoins Le Tout-en-un pour une préparation complète Les Entraînements pour se mettre en condition Un site dédié aux concours : toutes les infos utiles et de nombreux entraînements gratuits www.concours. ISBN : 978-2-311-01166-1 .frr Les Fiches pour aller à l’essentiel
