zoologie - E

B22 - Biologie et physiologie animale
L1 Bio
ZOOLOGIE
I.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
II.
1.
2.
3.
4.
5.
Invertébrés
Espèce, Eta. Eucaryote et évolution
Protistes : protozoaires (rhizopodes, actinopodes, zooflagellés)
Protistes : protozoaires (sporozoaires, Microsporidies, infusoires Cilliés)
Métazoaires diploblastiques (spongiaires, cnidaires et cténaires)
Métazoaires triploblastiques acœlomates (Plathelminthes et Némathelminthes)
Métazoaires coelomates Anellides et Mollusques
Métazoaires coelomates Arthropoïdes (Arachnides, crustacés)
Métazoaires coelomates Arthropodes (Myriapodes et Insectes)
Larves d’insectes Echinodermes, Procordés (Amphioxus) Agnathes (Lamproie)
Vertébrés
Poissons
Amphibiens (ou Batraciens)
Reptiles
Oiseaux
Mammifères
Partie I : L’évolution
A. La classification biologique
Définition : Avant toute étude des êtres vivants, il est nécessaire de pouvoir les CLASSER.
La classification ou la systématique ou la systémique reposent sur les lois dont l’étude porte le
nom de TAXONOMIE.
Le système de la classification biologique date dans sa forme moderne de l’œuvre de
Charles Linné « Systema Natura » de 1735.
→ Système de référence des biologistes.
→ Système synthétique d’une utilisation pratique.
→ Pourrait-on s’en sortir sans un tel système ?
Répartition hiérarchique : Règne, embranchement (Phyllum), classe, ordre, famille, genre et
enfin espèce. Eventuellement on peut parler de race, de variété et d’individu. On peut aussi
rajouter des préfixes tels super- ou sous- (exemple : sous-embranchements).
Qu’est ce qu’une espèce ?
Ce sont des individus qui sont capables de se reproduire entre eux et dont la
descendance est fertile.
Elle est désignée par deux noms latins, le premier correspond au genre et le second
correspond à l’espèce proprement dite. Dans ce cas là la première lettre s’écrit avec une
majuscule et pour le second nom la première lettre commence par une minuscule. Il doit être
en italique ou souligné. Exemple : pour le lion on l’écrit Panthera leo, Oken 1816, FELIN.
Suit le nom de l’auteur qui l’a nommé pour la première fois, l’année de la nomination et le
nom de la famille auquel il appartient.
En bref on a différent systèmes de règnes. Le système mondial accepté par défaut c’est
le système de Whittaker (1969).
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C’est un système avec cinq règnes :
1. Monères (procaryotes)
2. Protistes (eucaryotes unicellulaires)
3. Végétaux
4. Eumycètes
5. Animaux
Ce n’est pas la meilleure classification car n’apparait pas Virus, Prions, etc.
Deux sous-règnes :
1. Protozoaires : animaux unicellulaires
2. Métazoaires : animaux pluricellulaires
Un des critères de bases dans l’étude de l’évolution c’est la notion de triploblastie ou
triploblastique.
Œuf cellule 2 n chromosomes. En bref cet œuf peut se diviser, se segmenter, etc.
Au bout d’un certain temps l’embryon passe différents stades.
En fonction migration cellule on va avoir GASTULATION, alors on peut identifier deux type
de cellule :
Si elle continue d’évoluer : on a alors présence d’un organisme composé de deux feuillets
Feuillet interne : endodermes
Feuillet externe : ectodermes
On a au milieu une substance gélatineuse
L’ouverture s’appelle Blastopore
Diploblastie = éponge, méduse, etc.
Si continue alors apparition d’un troisième feuillet embryonnaire. Le MESODERME
Trois feuillet alors TRIPLOBASTIE
Dernière étape, si ce mésoderme reste tel quel, c’est à dire qu’il ne va pas s’ouvrir, ne va pas
produire de CEDOME ; Alors il est appelé ACCELOMATES
Et si ce mésoderme se sépare à nouveau et donne une caractéristique alors c’est
CEOLOMATES
Deux feuillets = DIPLOBLASTIE
Trois feuillet = TRIPLOBASTIE
B. L’évolution des premières cellules
Passage de l’état procaryote à l’état eucaryote.
Origine de la vie :
Il n’y a pas de consensus général pour une théorie de l’origine de la vie
Malgré cela il existe des caractéristiques communes en particulier si on considère qu’elle peut
provenir d’autres planète.
Donnée fondamentale : origine vers 3.8 3.5 Milliard d’année
Théorie classique d’Oparie Haldane : production rapide de molécules sur la terre suivie de
réaction chimique qui on produit une complexité organique croissante jusqu’à obtenir une vie
organique capable de se reproduire de muter et de subir la sélection en matière organique
comme nutriment.
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Autre théorie : la vie vient d’ailleurs par des processus d’impact de planète (Arrhenius 1908
par des spores extraterrestres) spores ou bactéries par météorites voyages dans l’espace (a été
démontré) ou par d’autre être intelligent volontairement. Seulement en présence d’eau.
Autre théorie : sur terre à partir de matière inorganique.
Chronologie des premiers instants après le Bing Bang (ce ne sera pas à l’interrogation) :
1. Zéro seconde : Bing Bang
Explosion primordiale : elle est accessible aux maths (topologie, elle étudie les propriétés
géométriques invariantes d’un objet quand celui-ci est étiré, tordu ou rétrécie de manière
continue)
Cette explosion primordiale est inaccessible pour la physique !
Nouvel âge de l’univers : il y a 16 à 17 milliards d’années. Naissance présumé de l’univers,
puisque la lumière la plus ancienne qui nous parvient a parcouru une distance de 17milliard
d’année lumières (selon les modèles cosmologique l’âge de l’univers varie de 9 à 20milliard
d’année.
C’est l’ère de la super force (hypothèse) l’univers est sous l’influence de la super gravité
(gravité quantique).
Elle unifie les 4 forces fondamentales qui apparaitront plus tard : nucléaire forte, nucléaire
faible, électromagnétique et gravitationnelle (ces 4 sont démontrées). Chaque force est
associée à une famille de particules.
A ce stade d’évolution, la matière n’était pas encore née, seul le « vide » régnait.
Le vide de l’univers n’était pas vide !!
2. 10^-43 seconde après le Bing Bang : période dite de grande unification.
La super force se scinde en deux forces (hypothèse car se sont les deux forces qu’on a réussi à
reconstituer) la gravitation et le force électronucléaire.
La force électronucléaire regroupe les interactions fortes et électrofaibles. Elle est décrite par
la théorie actuelle de la grande unification ou TGU.
10^-43 sec correspond à ce que l’on dénomme le temps de Planck unité de temps
incompressible.
Cet intervalle de temps semble être le plus petit possible selon la physique quantique de la
même manière que la distance de Planck (10-35 m) semble être la plus petite distance
accessible à notre physique.
Le cosmos est donc d’environs 10-35m.
3. 10^-35 sec inflation et séparation des forces.
7. 10^-6 sec à une seconde
La matière est visible et les maths laissent place à la physique.
9. 3 minutes
Baisse de l’énergie de la température qui se poursuit lentement, matière se stabilise.
L’évolution (à savoir) :
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Si on considère 4,5milliard d’année, au niveau de l’environnement et de l’oxygène, on
s’aperçoit que la période charnière se situe autours de 2milliard d’année, avant on avait un
environnement sans oxygène, ce n’était pas stable, en revanche à partir de 2milliard d’année
on a une situation riche en oxygène et surtout stable. Les procaryotes, lorsque l’oxygène
n’étaient pas stables existaient déjà vers 3,5milliard d’année, cependant à partir de 2milliard
d’année, se sont développés les premiers eucaryotes à partir des algues.
C’est ce passage clé qui fait qu’on passe des procaryotes aux eucaryotes. Il n’y a plus
vraiment d’évolution possible pour les procaryotes contrairement aux eucaryotes ce qui
explique beaucoup de chose concernant l’évolution.
Organismes pluricellulaires :
Quaternaires : évolution de l’homme
Cénozoïque : tertiaire : radiation des mammifères
Mésozoïque :
Crétacé 100millions d’années: derniers dinosauriens premiers primates premières plantes à
fleurs (angiospermes) 65millions d’années fin du crétacés.
Jurassique 160millions d’années : premiers oiseaux et dinosauriens
Trias 200millions d’années : premiers mammifères
Paléozoïque :
Westphalien 300millions d’années : premiers reptiles
Dévonien 360millions d’années : premiers amphibiens
Cambrien 550millions d’années : premiers poissons
Précambrien
(chercher schéma sur internet)
Hypothèse de la disparition des dinosaures :
1. Trop nombreux et trop gros
2. Climat
Volcans émission de souffre acidification de l’atmosphère donc modification des végétaux,
moins de nourriture, etc.
Ce que l’on sait c’est que les dinosaures ont disparu lentement.
3. Evolution
Changement physique de la planète, les océans montent et descendent avec le réchauffement
et la tectonique des plaques d’environs + ou Ŕ 200m
4. Astéroïde
Ca a été brutal donc on pense que ce n’est pas la cause principale de la disparition des
dinosaures mais elle aurait donné le coup final de la disparition des dinosaures.
Ce processus de disparition était inéluctable. Tout a été bouleversé suite à leur disparition.
A la fin du crétacé c’est ce qu’on appelle une période d’extinction des espèces, chute de la
biodiversité. Les dinosaures disparaissent, les crocodiles il en reste peu, mammifère 75%,
lézard et serpent augmentes, les tortues survivent, les oursins 71% survivent, bivalves 92%
plancton végétale 47%.
Trias 150millions d’années, apparitions des dinosaures, ils se développent jusqu’à 65millions
d’années et ils disparaissent et laissent place à l’évolution des autres espèces. Les mammifères
avant 65millions d’années étaient peu nombreux et tout petit, moins de 10kg, donc tant qu’il y
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avait les dinosaures l’évolution des mammifères étaient impossibles. Lorsque les dinosaures
disparaissent, les mammifères peuvent se développer. Ils se développent dans les niches
écologiques libérées par les dinosaures.
Aujourd’hui, on a identifié 1,750 millions d’espèces (ou 2millions).
Animaux : 1 320 000, Protozoaires : 80 000, Plantes : 0,3 millions, Insectes : 0,9 millions.
Virus, on en connait peu mais on estime à 0,4 millions ceux qui existent et qu’on a toujours
pas identifié, de même pour les bactéries, on estime à 1,1millions les bactéries non identifié.
On estime les insectes à 8millions.
Bilan actuel : on est à 2millions d’espèces connues au lieu de 20millions d’espèces supposées
voir 100millions d’espèces sur la planète avec les fonds océaniques.
Mise en évidence processus évolution :
- Paléontologie et anatomie comparée.
- Informations phylogénétiques dans le génome.
- L’hypothèse actuelle très controversé c’est que tous les organismes vivants ont
une origine commune. Un auteur WOESE et FOX en 1977 ont parlé et proposé
une cellule virtuelle qu’on appelle cellule ancestrale ou le progénote.
Pourquoi cette théorie ? Elle a été proposée tout simplement parce que quand on fait du
séquençage d’ARN ribosomique sur par exemple une souris, du riz, des protistes et des
bactéries, on s’aperçoit qu’une fois le séquençage effectuée, ces organismes complètements
différents possèdent environs 80% à 99% de ressemblances.
Etude des distances statistique entre les différents groupes va permettre la différenciation des
espèces et leur évolution les uns par rapport aux autres. Ainsi on en conclut que les bactéries
par exemple sont plus éloignées que les animaux et les plantes.
C’est la théorie de l’évolution qui est actuellement acceptée.
Théoriciens de l’évolution :
1. Empédocle d’Agrigente (5 av. J.C.) : scientifique avant tout mathématicien. Puis il
s’est lancé dans la biologie. Comment expliquer qu’on en soit là ? Celui-ci dit qu’à un
certain moment la terre s’est mise à produire une multitude d’organes séparés (tête,
jambe, bras, etc.) puis ils se sont assemblés et ont formé les êtres vivants que l’on
connait actuellement (grâce aux Dieux etc.) d’où les différentes espèces.
2. Aristote (4 av. J.C.) : explique qu’il n’en est pas sûr mais il constate qu’il y a une
analogie entre les jambes les nageoires et les ailes, les arrêtes et les os. Il pense qu’une
notion de temps a eu lieu en sous entendant l’évolution mais ne prononce pas le mot. Il
est le premier à donner la notion.
3. Lucrèce (1 av. J.C.) : théorie des atomes et des molécules qui constituent la matière,
c’est un disciple d’Epicure. Pour lui la roches les troncs, etc. sont constitués par des
« choses » beaucoup plus petites. Il dit que tout ce qui existe a toujours été tel quel et
qu’il n’y a pas d’évolution.
4. Buffon (19ème siècle) : un naturaliste bourguignon c’est le premier à évoquer une
origine commune entre tous les animaux. Ce pendant les autres lui disent que si nous
avions une origine commune avec les animaux, pour l’homme et le singe par exemple,
ça ne colle pas du tout.
Buffon : le premier à parler d’un ancêtre commun (19ème siècle)
Deux grands théoriciens de l’évolution : Lamarck et Darwin
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Lamarck (19ème siècle) et c’est le premier qui a dit officiellement que le résultat actuel est du à
un processus d’évolution. Cependant il se trompe quelque part. Il dit qu’on transmet des
caractères acquis. C’est à dire que d’une génération à une autre les espèces évoluent avec les
contraintes de l’environnement. Et au fur et mesure du temps on acquiert des caractères qu’on
transmet à la descendance. A long terme on peut dire que c’est faux. Il prend l’exemple des
girafes. Maintenant elles ont un long cou mais au début les ancêtres de ces girafes étaient
toutes petites. Et au fur et à mesure, à force d’allonger leur cou pour manger elles se sont
évoluées. Pour le vérifier ils ont fait différentes expériences. Mais cependant cela ne marche
pas. Par exemple il coupe la queue d’un rat et supposant que plus tard les rats perdraient leur
queue mais pas du tout.
Darwin, une vingtaine d’année plus tard, apporte des preuves irréfutables de l’évolution mais
Lamarck l’a beaucoup aidé avec ses erreurs. Il fait le tour du monde, travail sur tout et à
l’issue de se voyage il fait un bouquin : l’origine des espèces. Il parle d’une hypothèse, en
réalité il y a une sélection qui fait en sorte que les plus résistants seuls survivent. La sélection
c’est le moteur de l’évolution. Il reprend l’exemple de Lamarck avec les girafes en disant que
Lamarck à tord, au début il y avait des girafes de toutes tailles mais seules les girafes avec des
pattes longues et un cou long ont survécu. Les espèces ont procréé leur même type. C’est ce
que l’on appelle l’inné.
Il trouve implicitement ce que Mendel va découvrir au niveau de la génétique quelques temps
plus tard.
Quand on travaille sur l’évolution il faut travailler sur le génotype et non sur le phénotype.
C'est-à-dire qu’on ne transmet pas les caractéristiques c'est-à-dire l’acquis mais on transmet
les gênes qui gouvernent ces caractéristiques. Soit l’inné.
C’est là que Darwin explique lors de ses conférences que le plus fort gagne, malheureusement
c’est la loi de la nature.
Cheminement vers l’homme :
Qu’est ce qui nous caractérise par rapport aux autres primates ?
1. La bipédie.
2. Le pouce peut être parallèle aux autres doigts (pouce non-opposable).
3. Présence de canines.
A l’heure actuelle il n’y a que l’être humain qui présente ces caractéristiques de bases qui
l’oppose aux autres primates.
Il semblerait qu’en allant interviewé expertiser différentes tribu ou différentes personnes qui
auraient rencontré le Yéti, s’il existe, il pourrait avoir ses caractéristiques. Mais cependant
nous ne sommes pas sûrs de son existence.
Il y a trois millions d’années : Australopithecus, en Afrique. Première caractéristique c’est la
bipédie qui les distingue des autres primates. Présence de canines réduites. Un cerveau
d’environs 400cm cube. Découverte de Lucy en 1974 par Yves Coppens. Il découvre ça en
Ethiopie dans la vallée de l’Omo. On considère pas encore que c’était un humain mais un préhumain, la différence entre humain et animaux c’est au niveau de la conscience et on suppose
dans la façon dont vivait Lucy qu’elle vivait au présent, elle n’avait pas conscience du futur ni
de la mort.
Il y a deux millions d’années : Homo habilis dentition proche de la notre, crâne d’environs
700cm cube et il avait la capacité d’utiliser des instruments qui lui servait à dépecer les
cadavres et à briser les os. Probablement ils vivaient en petits groupes et ils n’étaient pas assez
nombreux pour évoluer jusqu’à aujourd’hui.
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Il y a 3,5 million d’années : Homo erectus. Habileté largement supérieur et donc capable de
frotter un galet l’un contre l’autre, ainsi maitrise du feu et armes efficaces. C’est l’industrie de
la pierre taillée. En plus de cette habilité techniques, ils vivent en tribus, environs une
trentaine d’individu. Ils peuvent se défendre, chasser de manière organisé. Il peut courir.
Bipédie permanente. Il a un volume de crâne d’environs 1000cm cube. Mâchoire puissante et
épaisse. Le premier squelette entier a été trouvé en 1985 mais il commence à présenter certain
problème d’évolution, cerveau plus développé et il a gardé le bassin de l’Homo habilis donc
beaucoup de mortalité à la naissance. Il enterre ses morts donc on peu considérer qu’il
commence à avoir une conscience. Conscience de la mort, du danger, du futur, etc. d’où
l’organisation de l’homme en société pour assurer sa survie.
Il y a 150 milles ans : en Afrique, Homo sapiens, bassin des femmes qui a évolué donc moins
de mortalité. Et le cerveau est de 1400cm cube. Il continu d’évoluer.
Entre 150 milles et 35milles ans : Homo sapiens neanderthalensis, en Europe, capable de se
reproduire avec les Homo sapiens mais ils n’ont pas pu survivre à la variation de température.
Actuellement : Homo sapiens sapiens potentiellement, on peut se reproduire avec les Homo
sapiens d’il y a 150milles ans. A priori avant c’était des espèces différentes et le doute reste
sur la reproduction entre elles.
L’expansion des hommes :
Départ dans le sud est de l’Afrique, déplacement vers l’Orient puis au niveau du Moyen
Orient. Puis des migrations vers l’Amérique.
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Partie II : La classification invertébrés et vertébrés
Introduction
Protistes : organismes unicellulaires eucaryotes.
1. Protophytes : algues, végétaux (autotrophe avec photosynthèse)
2. Protozoaires : animaux (hétérotrophe sans photosynthèse)
GRASSE Pierre, c’est lui qui a écrit des ouvrages entiers sur la zoologie, les abrégés Edition
Masson, le premier sur les invertébrés et le deuxième sur les vertébrés. BEAUMONTCASSIER en deux tomes, pour le CAPES ou l’Agrégation.
1. la taille : en général ils font entre 8 et 15 µm. Ils ont de petits flagellés qui sont autours
de 1µm. Il existe des grégarines qui arrivent parfois jusqu’à 5mm et des radiolaires qui
arrivent parfois à 1cm.
2. Organites :
a. Mitochondries : taille entre 0,2 et 1,2µm, deux membranes, présence d’ADN.
Rôle : grâce à l’ATP elles participent à tous les processus de libération
d’énergie.
b. Appareil de Golgi : on les appelle aussi des dictyosomes. Structures : saccules
aplaties, production de vésicules osmophiles sur une polarité apicale basale.
C’est le lieu de la synthèse des polysaccharides et c’est un endroit où sont
stockées les protéines.
c. Ergastoplasme : Cisternae, limité par une seule membrane. On y trouve des
ribosomes riches en ARN.
d. Microtubules : filaments creux de natures protéiques et ils sont contractiles
parce qu’ils contiennent de l’actine et de la myosine. Ils interviennent dans les
mitoses et permettent aux protozoaires de se déplacer.
e. Centriole qui peut être associé avec l’archoplasme et dans ce cas là on parle de
centrosome.
f. Vacuole pulsatile qui est une pompe osmotique : rejet d’eau suivant
l’environnement. En général la cellule est hypertonique.
g. Noyau qui contient le matériel génétique.
La reproduction :
1. Asexuée : individu végétatif.
Trois cas de figures :
- Divisions binaires par mitoses, au moins deux : l’orthomitose, mitose ordinaire et la
pleuromitose, lorsque les chromosomes se positionnent sur la membrane nucléaire et la
métaphase n’existe pas.
- Division multiple, on parle de schizogonie
- Kystes, lorsque les conditions de l’environnement sont stressantes. La cellule se multiplie à
l’intérieur du kyste.
2. Sexuée : individu particuliers, avec les gamètes.
Hétérogamie : lorsque la formation des gamètes provient d’individus différents.
Autogamie : lorsque ces gamètes proviennent du même individu.
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Isogamie : lorsque les gamètes sont identiques entre eux.
Anisogamie : lorsque les gamètes sont différents entre eux.
Exemple 1 : cas d’autogamie : (voir feuille)
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Chapitre I : Les protozoaires
I. Embranchement Rhizopodes
Définition Pseudopodes :
Organismes qui se déplacent et se nourrissent à l’aide d’expansion cytoplasmique qui
prennent le nom de pseudopodes. Organismes qui sont libres soient qui ne sont pas des
parasites. 200-500µm terre humides, marres, végétaux immergés.
Classes des Lobés des Thécambiens et des Foraminifères
II. Embranchement actinopodes
Ils présentent une architecture complexe en en possédant un squelette externe qui est calcaire
ou silicieux plus la présence de spicule (filopodes + axopodes). Dans ce cas là les filopodes
sont la prolongation du cytoplasme et les axopodes des faisceaux de microtubules.
Classe des acanthaire
III. Embranchement Zooflagellés
Ils ont un organe reproducteur qui est le flagelle. Il varie de 1 à n et en plus du flagelle à un
certain moment de leur cycle de développement ils possèdent une membrane souple. Il y a
plusieurs classes.
Classe des protomonadines : plusieurs ordres.
Ordre des choanoflagellés (voir feuille)
Ordre des bodonidés : deux flagelles inégaux
Ordre des trypanosomidés : corps fusiformes ou vrille, flagelle soulève une membrane
ondulatoire. Absorption du sang par pinocytose. Elle a pour particularité de donner la maladie
du sommeil.
Classe des Métamonadines
Présence d’un axe squelettique qui prend le nom de Axostyle. Dans cette classe là :
Ordre des Trichomonadines
Ce sont en général des organismes parasites avec trois à six flagelles. Exemple : Trichomonas
vaginalis et Trichomonas intestinalis. Il y a aussi les Trichonymphines qui sont des
protozoaires qui sont en symbioses avec les blattes et contribuent à faire digérer le bois. Trois
à six flagelles.
Classe des Opalines qui sont des organismes pluricellulaires qui vivent en symbiose dans les
intestins des amphibiens.
IV. Embranchement des sporozoaires
Définition :
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Ce sont des protozoaires toujours parasites extracellulaires ou intracellulaires aussi bien pour
les invertébrés que pour les vertébrés.
Une caractéristique essentielle toujours présence de conoïde qui sont des anneaux de fibrilles
qui vont regrouper et maintenir des organites qu’on appelle Rhoptries, organites avec
enzymes protéolytiques qui entre dans la cellule hote (voir schéma).
Cycle de développement général des sporozoaires :
- Commence toujours par un germe vermiforme uninucléé. Il prend le nom de
Sporozoïte.
- Dans l’hôte, le germe grossit.
- Il subit plulsieurs divisions successives.
- Puis il se découpe en individus qui prennent le nom de Schizozoïtes.
- Ces Schizozoïtes se découpent ensuite en gamontes qui sont producteurs de
gamètes haploïdes (ce ne sont pas des gamètes !). Formation de paraglycogène.
- Ici on est toujours à n chromosomes.
Systématique :
Classe des Gregarinomorphes
Cycle de Stylocephalus longicollis, il ne parasite que les invertébrés en particulier un
coléoptère.
1. Etat végétatif. Perte de l’organe fixateur et il s’unie avec un collègue
2. A partir de ce moment là on parle d’union des deux gamontes dans l’intestin de
l’invertébré
3. ils vont s’enkyster
4. Formation des gamètes mâle et femelles dans le kyste, on parle d’un stade de
gamétokyste. Fin des gamétogénèses.
5. Fécondation dans le kyste
6. fusion cytoplasmique des gamètes
7. rapprochement des noyaux
8. organisme à 2n chromosomes c’est l’amphimixie. Cet œuf va subir une mitose.
9. deux spores qui subissent une mitose réductionnelle et on se retrouve avec chaque
spore qui possède quatre noyaux qui se divisent à leur tour.
10. on a donc une spore avec huit sporozoïtes (n) qui sont ensuite libérés dans le milieu et
pourquoi pas de nouveau ingéré par un coléoptère.
Classe des Coccidiomorphes
Cycle de la coccidie intestinale du lapin Eimeria perforans. C’est un parasite avec un seul
hôte, il se met dans l’intestin en particulier du lapin domestique.
1. Pénétration du sporozoïte dans une cellule de l’épithélium intestinal.
2. Débute le processus de Schizogonie, multiplication n fois du noyau et des organites,
phase asexuée, elle dure 48h. Stade de croissance avec accumulation de
paraglycogène.
3. La structure explose et entre temps les noyaux donnent des gamontes.
4. Production d’un gamonte femelle qui va tout de suite donner un gamète femelle.
5. Formation d’un gamonte mâle, il va grossir re-multiplier n fois son noyau. Et les
noyaux se portent en périphérie de la structure du gamonte, on parle alors d’un stade
de perlage.
6. Les noyaux se transforment ensuite en spermatozoïdes.
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7. Puis il y a fécondation.
8. Après fécondation on retrouve le protozoaire à un stade copula à 2n chromosomes.
9. Il va s’entourer d’une coque de protection, on parle d’oocystes, elle va être libéré dans
le milieu par les excréments.
10. Division réductionnelle, on se retrouve avec un oocystes avec quatre sporozoïtes. Dans
ce cas là on est à n chromosomes.
11. On parle de sporocyste quand il est mûre et infestant.
Cycle de Hepatozoon domerguei dans le moustique Anopheles stephensi et/ou avec serpent
et/ou lézard.
- Génération séxuée vit dans le moustique (il se fait infecter par un lézard ou un
serpent)
- Gamontes libérés mâles et femelles, fécondation. Copula, division du noyau.
- Moustique mangé par le lézard.
- Libération des sporozoïtes dans le tube digestif.
- Les sporozoïtes vont se stocker dans le foie.
- Ils grossissent et deviennent des schizontes.
- Puis ils se découpent en Schizozoïtes et passent dans le serpent.
Le moustique s’infecte en piquant indifféremment le lézard ou le serpent. Le lézard s’infecte
en avalant le moustique qui contient les oocystes du parasite. Le serpent en mangeant le
lézard et les kystes qu’il enferme. Conjugaison de deux gamétocystes, formation des
microgamètes, fécondation etc.
Autre coccidie Toxoplasma gundii. C’est la toxoplasmose. Problème pour les femmes
enceintes, risque d’avoir un potager, donc si un chat passe par là, risque de choper la
toxoplasmose.
- Cycle en deux étapes dans un seul hôte : intestin du chat.
- Les oocystes sont rejetés par les excréments.
- Une fois absorbés, les sporozoïtes traversent la paroi intestinale.
- Ils se fixent dans les ganglions lymphatiques et la rate.
- Multiplication du parasite, il envahit l’organisme et il y a donc mort de
l’animal.
- Sous forme asexuée, il peut vivre chez l’homme. Contamination du fœtus et le
nourrisson en meurt.
On retrouve le parasite sous forme de Schizozoïtes dans leurs tissus. L’homme s’infeste par
ingestion de viandes mal cuites (contenant des Schizozoïtes) ou d’oocystes sporulés). Après
une première invasion il y a en général immunisation.
Ordre des Hémosporidies
LAVERAN 1878 Plasmodium falciparum (Paludisme)
Il y en a plusieurs formes et il est composé de deux cycles qui se suivent. Son hôte est
l’homme.
Premier cycle : Exo-Erythrocytaire (c'est-à-dire en dehors des globules rouges soit dans les
leucocytes)
- Il entre dans une cellule hôte, soit dans le leucocyte.
- Il va grossir et subir le processus de schizogonie.
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A la fin du processus de schizogonie, il est toujours dans la cellule hôte, on a
une structure qui prend le nom de schizonte composé de n noyaux.
Il va éclater et chaque noyau va donner un schizozoïte potentiel.
Ils sont ensuite libérés dans le sang.
Deuxième cycle : Phase érythrocytaire, cette phase est composée de deux sous-phase : l’un
asexuée, l’autre sexuée. La phase asexuée c’est dans l’homme et la phase sexuée c’est dans un
moustique, dans l’anophèle.
- Phase asexuée :
 Commence par un schizozoïte qui entre dans un globule rouge.
 Il va grossir, se multiplier et faire éclater l’hématie.
 Puis il va éclater lui-même.
 Il va se libérer de nouveau dans le sang et les nouveaux individus
issus de l’éclatement du schizozoïtes sont les gamontes.
 Formation des gamontes, deux lignés vont se développer : les
gamontes mâles et les gamontes femelles.
 Puis elles vont mûrir et vont être prêt à fabriquer des gamêtes.
- Un moustique vient piquer l’homme et absorbe les gamontes.
- Phase sexuée :
 Les gamontes vont former des gamètes.
 Le gamonte femelle forme directement un gamète femelle.
 Le gamonte mâle va commencer à réduire un peu son volume et il va
produire du cytoplasme qui va lui donner une forme de soleil et dans
chacun de ses bras un noyau va s’installer, c’est la formation des
gamètes. Ils vont ensuite se détacher du gamonte proprement dit, ce
qui va nous donner des gamètes mâles.
 Puis il y a fécondation à 2n chromosomes, le stade copula va prendre
le nom de ookynète.
 Il passe dans la paroi intestinale du moustique et à ce moment là il va
y avoir réduction chromatique. Multiplication du noyau, stade de
perlage puis formation d’un sporozoïte.
 Rupture du kyste, soit il passe dans la circulation sanguine, soit dans
les pièces buccale de l’anophèle ce qui peut être à nouveau transmit à
l’homme lorsque le moustique le pique.
Il n’y a pas de vaccin pour le paludisme.
V. Embranchement Microsporidies
Ce sont des parasites intracellulaires, le stade initial est un germe.
Le stade final est une spore unicellulaire qui possède un filament en spirale appelé les
filaments polaires.
Polaroblastes c’est une structure qui est élaboré par le réticulum endoplasmique.
Nosema bombyeis qui cause la pébrine c’est cette parasitose qui est mortelle et attaque le ver à
soie. Il y a aussi les Thelohamia.
VI. Embranchement Infusoires Ciliés
Ils sont porteurs de cils vibratiles et ils possèdent deux noyaux. Le premier c’est le
micronucléus qui est de petite taille et le second macronucléus qui est beaucoup plus grand de
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taille beaucoup plus volumineuse. Le macronucléus intervient dans tous les processus
métabolique et le micronucléus intervient au moment de la reproduction sexuée. Dans la
reproduction asexuée ils ont la caractéristique de se reproduire de manière caractéristique que
l’on appelle la division binaire transversale. La reproduction sexuée est une spécification
caractéristique et prend le nom de conjugaison.
La conjugaison (micronucléus)
Les deux conjugants s’accolent deux à deux par leur extrémité antérieure.
Tout se passe par le micronucléus
Le micronucléus subit une mitose réductionnelle (sans l’intervention des centrosomes)
Formation des quatre pronucleis. Trois dégénèrent, un seul reste et se divise.
Dans chaque cellule, chaque pronuclei se porte en face de l’autre mais
perpendiculaire, près de la membrane.
6. Fécondation : un seul traverse et s’unit à son opposé. Les pronucleis fusionnent.
7. Chaque noyau se porte vers le centre en conjugant et subit deux mitoses (diploïdes).
Les deux conjugants sont partiellement fusionnés.
8. Séparation des conjugants. Un des quatre micronucleis grossit et devient le
macronucléus, un reste le micronucleus et les deux autres dégénèrent.
1.
2.
3.
4.
5.
La macronucléus a une importance secondaire, mais chacun d’eux passe par moitié dans le
conjugant opposé (cas de Collinia branchiarum).
VII. Embranchements des Myxozoaires
Position systématique incertaine, ce sont en général des parasites de poissons. Ils présentent
une ébauche des organismes pluricellulaires.
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Chapitre II : Les métazoaires diploblastiques
Organisme uniquement pluricellulaire diploblastique.
En résumé,
Stade diploblastique est caractéristique des placozoaires, spongiaires, cnidiaires et cténaires.
Formation de la Mesoglée. Intestin primitif qui est l’archenteron. Ouverture : le blastopore.
Stade triploblastique pour les plus évolués. Dans ce cas là il n’y a plus de mésoglée remplacé
par le mésoderme qui est un troisième feuillet embryonnaire.
Les organismes triploblastiques ont une symétrie bilatérale.
Ectoderme : système nerveux
Mesoderme : système musculaire et circulatoire
Endoderme : tube digestif
I.
Embranchement placozoaires
Ce sont des animaux aplatis en feuille d’une taille d’environs 2mm. Ils vivent en mer et se
nourrissent d’algues unicellulaires. La reproduction peut être asexuée en se coupant
simplement en deux ou sexuée quand les conditions sont défavorables.
II.
Embranchement spongiaires
On observe plusieurs types de cellules mais il y en a une en particulier qui tapisse la cavité
gastrique et ce sont des cellules à collerettes : choanocytes.
Courant d’eau qui rentre par les pores inhalantes et qui ressort par l’oscule et à l’intérieur il y
a la cavité gastrique. Exemple : Ascon, Sycon, Leucon, Sycon spécialisé. Plus la structure des
éponges se complexifient plus ils y a d’invaginations.
Choanocyte : il absorbe les particules alimentaires. Courant créé par les flagelles ce qui
attirent les particules. Flagelle au milieu, puis manchon periflagellaire et enfin collerettes.
Paroi d’une éponge : cellules fixes (collencytes) + amiboïdes (amibocytes) elles sont mobiles
Autre vue de Leucon corbeilles vibratiles avec choanocyte. D’origine endodermique, ce sont
des poches tapissé de choanocyte. Spicule d’origine calcaire ou siliceuse et qui peuvent avoir
différentes formes : mono axiale, qui peuvent être recoupé avec des crochets, tétra axiale, poly
axiales → rigidité de l’éponge.
Reproduction sexuée ou asexuée, les spermatozoïdes et les oocytes dérivent toujours des
amibocytes. La reproduction est indirecte :
1. Spermatozoïde qui pénètre un choanocyte
2. Il se porte à la base du choanocyte et se retourne
3. Il perd le flagelle
4. Le spermatozoïde s’enkyste on parle de stade de spermiokyste
5. Le choanocyte se divise un peu et se dirige vers un oocyte
6. C’est la fécondation, le choanocyte injecte le spermiokyste dans l’oocyte qui va se
diriger vers le noyau.
Aséxuée :
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Bouturage : formation d’excroissance de bourgeons qui vont se détacher de l’éponge et vont
former une nouvelles éponge un peu plus loin.
Régénération : Lorsqu’elle est abimée, il suffit de quelques cellules pour redonner une
nouvelle éponge.
Forme de résistance : lorsque les conditions sont défavorables, les éponges vont produire des
gemmules. C’est un sac avec à l’intérieur des cellules amiboïdes riches en vitellus. Ce sac est
composé comme un kyste entouré de spicules siliceux. Possède un micropyle.
1. Classe spongiaires calcaires
Spicules en carbonates de chaux.
2. Classe des demosponges
TOUJOURS en silice et l’éponge présentent de nombreuses fibres de spongine.
3. Classe des hexactinellidés
Squelette complexe composé de spicules siliceuses à 6 rayons.
III.
Embranchement Cnidaires
Ils sont en forme de sac présence de mésoglée entre le l’ectoderme et l’endoderme, système
nerveux en évolution, on a une symétrie radiaire par rapport à un axe apicale basale et surtout
présence d’une cellule caractéristique de l’embranchement le nematoblaste.
Sexe séparé.
Exemple : Les hydres d’eau douce avec tentacules, un corps qui se fixe sur un substrat, une
bouche, des bourgeons qui forment de jeunes hydres.
Quand on fait une coupe longitudinal de la paroi on a un feuillet externe ectoderme et un
feuillet interne endoderme et entre les deux une substance gélatineuse qui est la mésoglée. A
l’intérieur de l’endoderme des cellules de la cavité gastrique qui ont des flagelles et qui vont
produire un courant qui va permettre d’attirer les aliments.
A l’intérieur des nématocystes (qui paralyse les proies)
Opercule, hampe avec un tube terminal enroulé en forme de ressort, épine qui sort à peine
avec l’opercule et lorsqu’une proie va toucher l’épine l’hampe est éjecté vers l’extérieur et
c’est cette structure qui est riche en épine qui injecte un poison qui est l’actinocongestine.
1. Classe des hydrozoaires
La bouche est saillante, la cavité gastrique ne présente pas de cloison et les gonades sont sous
l’ectoderme.
On va avoir trois sous-classe :
- Les hydraires : dans cette sous-classe il y a deux types d’organismes. Soit des
animaux qui vivent en colonies et ils prennent le nom de Polype et lorsqu’ils
sont fixé soit ils sont solitaire, libre dans l’eau et cette forme là prend le nom
de Méduse. Ce terme de Méduse est ambigüe, nom scientifique qu’on donne à
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cet état de cet organisme là. Cycle : méduse → œuf fécondé → larve libre →
polype
Siphonophores : ils sont coloniaux et caractéristique des mers chaudes, et ils
ont la caractéristiques d’avoir un flotteur qui prend le nom de pneumatophore.
On dit qu’ils peuvent atteindre des tailles importantes. Un tube commun un
stolon et des polypes qui se spécialisent gonozoïde pour la reproduction,
gastrozoïde pour la nourriture, filaments avec hématocystes, cloches natatoires.
Scyphozoaires : ils sont polypes à l’état larvaire et ils sont méduses à l’état
adulte. Cet état adulte ce sont les vraies méduses que l’on voit en mer. Cycle :
on a un cycle de développement avec une phase fixée le polype et une phase
libre la méduse. Le polypié subit le processus de strobilation qui va ensuite
former des méduses qui passent dans un stade libre. Première chose qu’elles
font : elles se retournent. C’est l’état adulte. Puis il y a fécondation et
formation d’un œuf, l’embryon se développe et prend le nom de planula qui est
encore libre dans l’eau sous forme de planctons. Elle se fixe sur un substrat, un
rocher, et entre dans la phase fixé et devient polype. Il va grossir, grandir et
prend le nom de scyphistome, il va grandir subir une strobilation et former des
strobiles. Et le cycle recommence.
2. Classes anthozoaires
La cavité gastrique est cloisonnée. Les organismes présentent un pharynx et ils sont
toujours à l’état de polype. Si ils vivent isolés on parle d’actinies et d’anémone de mer et
si ils vivent en colonies ont parle de coraux et madrépores.
Ce sont les madrepores qui sont les atolls et tout ce qui est barrière de corail. Eruption
volcanique, une terre, formation de coraux, cette île va vieillir, se rétracter et les coraux
continuent à se développer.
IV.
Embranchement des cténaires
Ils ont un corps comparables aux méduses avec à l’intérieur tout un système de canaux. Le
système gastrovasculaire et le canal méridien et le canal pharyngien. Présence de
tentacules et des cellules caractéristiques de l’embranchement, les colloblastes, elles ne
présentent pas de cloison, elles vont simplement sécréter une substance qui va coller les
proies. Ce sont des organismes qui présentent des tentacules qui peuvent faire plusieurs
mètres de longueurs. La bouche est ventrale, les tentacules vont coller les proies et les
porter à la bouche. On a tout un système de canaux à l’intérieur qui vont aller dans tout le
corps. A l’extérieur il y a tout une série de ce que l’on appelle des peigne cilié qui vont
bouger et permettre à l’animal de se déplacer. Colloblastes : cellule glutineuse avec
corpuscules glutineux qui permettent de se coller. On commence à avoir une structure
particulière qui permette à l’animal de rester droit : stratolite lié à un balancier avec des
connections nerveuses relié au peigne qui permettent de le redresser. Ce sont les
organismes qui contiennent le plus d’eau dans le corps environs à 99%.
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Chapitre III : Métazoaires Triploblastiques
A. Acoelomates
I. Embranchement Plathelminthes
Ce sont des vers plats non segmenté, ils ont des cellules spécialisées pour l’excrétion qui
sont les cellules flammes. On observe une spécialisation forte dans les types de cellules.
Classification :
Libres : couverts de cils vibratils, tube digestif dans anus, TURBELLARIES (planaire)
Parasites : épiderme épais sans cils vibratils, tube digestif dans anus TREMATODES, sans
tubes digestif CESTODES.
1. Classe des turbellariés
Ils sont donc libres, le corps est plat de petite taille, ils ont donc des cils, la bouche est
ventrale, ils sont hermaphrodites, fort pouvoir de régénération, tube digestif sans anus mais
avec les cellules flammes. Exemple classique c’est la planaire blanche.
2. Classe des monogènes
Ils sont toujours parasites, ils ne présentent pas de téguments, ils sont hermaphrodites et ont
un cil avec un seul hôte.
Légende schéma : Quand on passe d’un hôte à un autre on trace un trait plein, lorsqu’il
change tout simplement d’endroit on fait des tiret. Dans le stade libre ils sont dans
l’environnement. Quand ils passent à un stade libre en général il y a une très forte mortalité et
de même lorsqu’ils passent d’un stade libre à un hôte.
Cycle de Polystomum integerrimum :
L’adulte se trouve dans la vessie de la grenouille, qui dit adulte dit hermaphrodites, ils ont
plusieurs, produisent gamètes mâle et femelle, les œufs passent dans l’urine, libération des
œufs dans le millieu en général dans l’eau. Stade libre, forte mortalité, les œufs passent sous
forme de larves, modification et ils vont s’accrocher sur les branchies des têtards, puis
déplacement dasn la cavité buccale, puis dans les intestins, et enfin jusqu’à la cloaque de la
grenouille à la fin du tube digestif et de la cloaque remonte vers la vessie pour passer au stade
adulte.
3. Classe des Trematodes
Ils sont proche des turbellariés mais ils sont parasites. Présence de deux ventouses, une
intérieure dite péribuccale et une ventouse postérieure. Ils sont hermaphrodites. Présence d’un
canal de Laurer qui évacue les cellules vitellines en excès. Ils n’ont pas de cils tout autour du
corps. Présence de muscles circulaires et longitudinaux.
Voir cycle de développement de Fasciola hepatica ou la Grande Douve du foie.
Caractéristique de nos régions, adulte elle est dans le foie, ici hôte définitif le foie du mouton.
Elle va faire des gamètes mâle et femelle puis fécondation qui donne des œufs qui vont passer
dans le tube digestif. Qui dit tube digestif dit excrément qui vont tomber dans la nature, une
grande partie des œufs ne vont pas survivre. Ceux qui vont tomber dans l’eau d’un étang par
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exemple vont se développer en une larve appelé miracidium. C’est un stade libre. Deuxième
phase critique, ceux qui survivent vont se faire manger par un mollusque appelé Limnea
truncatula qui est un hôte intermédiaire. Il va passer dans sont système respiratoire, dans les
poumons et là il va passer à un autre stade, un stade de sporocyste. A l’intérieur de ce
sporocyste il va créer toute une nouvelle génération de larve qui prennent le nom de rédie
(rédie I, rédie II, rédie III) ce sporocyste va éclater et va passer dans la circulation sanguine
puis ils vont se stocker dans l’hépatopancréas les glande digestive du mollusque. C’est à la
mort du mollusque qu’il va libérer dans le milieu les larves qui vont encore changer de forme
dans l’eau. Elle prenne alors le nom de cercaire. Elles sont libres dans l’eau. Puis elles vont
s’enkyster et se fixer sur les végétaux, on les appelle alors métacercaire. Passe par là un
mouton qui va aller brouter l’herbe et va ingérer les métacercaires qui repassent dans le tube
digestif du mouton, c’est la troisième phase critique, elle devient une jeune Douve puis le
cycle recommence, au départ du foie du mouton.
Cycle de développement de la petite Douve du foie, Dicrocoelium dentriticum :
L’adulte est là aussi au niveau du foie et des canaux biliaires du mouton qui est l’hôte
définitif. Ils sont hermaphrodites donc fécondation gamète male et femelle puis des œufs.
Première phase critique : œufs libre libéré par les excréments dans le milieu terrestre. Ceux
qui survivent passe en seconde phase critique et se font ingérer par un gastéropode terrestre
(ici Helicella ericoetorum) qui est l’hôte intermédiaire. Il se transforme en miracidium puis
dans les intestins va se transformer en sporocyste. Des larves vont se former, le gastéropode
meurt et les cercaires sont libérées dans la nature à un stade libre. Elles vont se fixer sur un
végétal terrestre. On a la possibilité d’avoir un hôte auxiliaire (en général une fourmis
Formica rufa) qui va ingérer les métacercaires qui va elle-même être ingéré par un mouton.
Le cycle se déroule en environs 6mois.
Cycle de Bilharzia (Schistosoma) ou Bilharziose intestinale :
La forme adulte se trouve en général dans les veines de mammifères (Homme), ses adultes
hermaphrodites vont faire des œufs qui vont passer dans la vessie. Puis première phase
critique libération dans le milieu extérieur, ici l’eau. Ses œufs sont dans un stade libre, ils vont
être ingéré par un mollusque (plusieurs espèces, exemple : Mollusque pulmoné) ce sont alors
des miracidiums, puis formation de sporocystes libérés dans l’eau. Les sporocystes deviennent
des cercaires ou Funco-cercaire qui peuvent se fixer sur la peau de l’homme (par les doigts de
pied en général) et de nouveau se diriger dans les veines de l’homme.
Cycle de Paragonimus mingeri ou encore Douve pulmonaire (bronchite sanglante type
pneumonie) :
Forme adulte dans les bronches de l’homme, les œufs sont libérés par des crachats. Ils sont
expulsés dans le milieu en stade libre dans l’eau. On passe à un stade de sporocyste avec
formation de cercaire dans un gastéropode mollusque. Les cercaires tuent le gastéropode,
passe de nouveau dans un milieu extérieur en général eau douce. Et par l’intermédiaire ou non
d’un crustacé, il y a de nouveau ingestion du cercaire par l’homme.
4. Classe des cestodes
Ils sont tous endoparasites et on les retrouve dans l’intestin des vertébrés. Ils sont sans tube
digestif, sans appareil respiratoire. Ils se nourrissent au dépend des autres. Ce sont des cycles
complexes avec au moins deux hôtes. Ils sont constitués d’une tête qui prend le nom de
scolex. Ils sont constitués d’anneaux (ce ne sont pas des segments). Le scolex est composé de
crochets et de ventouses. Les anneaux ont les appelle également proglotti où se trouvent les
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organes de la reproduction. On a un orifice génital pour la fécondation. Exemple : Taenia
saginata.
Cycle de développement de Taenia saginata :
Taenia adulte dans le tube digestif de l’homme hôte définitif, fécondation puis libération des
œufs dans l’intestin (cucurbitain) œuf libérés ensuite dans l’herbe avec une oncosphère, une
sorte de kyste autour de l’œuf. Première phase critique, bœuf hôte intermédiaire, ingestion
puis développement de l’œuf en embryon hexacanthe : oncosphère sphère cellulaire avec
crochet dans le tube digestif. Puis il va dans les muscles sous forme de vésicule cystique à un
scolex invaginé (cysticerque) puis phase critique l’homme mange une cote de bœuf et devient
de nouveau hôte.
Cycle de développement de Echinococcus granulosus ou Ténia echinocoque ou encore le
Taenia du chien ou du renard :
Hôte définitif le chien (renard) dans les intestins sous forme adulte 2 à 6 mm, 3 à 4 anneaux.
Puis libération des œufs dans les muqueuses du chien et/ou excréments. Puis stade libre, les
œufs peuvent se retrouver sur les myrtilles ou des légumes souillés. Hôte intermédiaire (bœuf,
mouton, homme) qui ingère les œufs qui vont se retrouver dans le tube digestif et les intestins
grêles. Puis ça passe dans la ciculation sanguine et lymphatique c’est un embryon
mexacanthe. Puis il passe dans le foie, le cœur, les poumons, le cerveau, il prend le nom
d’hydatide qui est un kyste hydatique qui ne cesse de grossir. Elle peut donc boucher les
vaisseaux sanguins et peut prendre 10mm et plus. La seule chose pour s’en débarrasser c’est
l’intervention chirurgicale. C’est une sphère avec plein de vésicules proligères avec 15 à 20
scolex à l’intérieur. Puis le scolex retourne en stade libre et va de nouveau être ingéré par un
hôte définitif.
5. Classe des Memertiens
Ils sont gentils. Ils sont tous marins, ce sont des Némertes, ils font de quelques millimètre à 20
mètres de long dans l’eau. Ils ont la caractéristique que lorsque les conditions sont
défavorables, qu’ils grandissent trop, ils s’auto-phagocytent pour arriver à une voir deux
cellules.
II.
Embranchement Nemathelminthes
Ils ont une forme cylindrique et filiforme, la symétrie est bilatérale, il présente une épaisse
cuticule et ils n’ont ni d’anneaux, ni de segments. Le développement se fait par des mues.
1. Classe des Nematodes
a. Libres : nommés anguillules, en eaux douces, marins, terres humides et même
dans le vinaigre qui peut vivre dans 7% d’acide acétique (Anguillule aceti)
b. Parasites : très nombreux, invertébrés et vertébrés, ils se mettent dans toutes les
cavités des organismes intestins, rein etc. vaisseaux sanguins et tissus vivent
souvent en anaérobie.
c. Reproduction : sexuée : amphimixie (fusion des noyaux des gamètes) ou
encore parthénogenèse.
Coupe transversale schématique d’un ascaride femelle : une cuticule extérieure, une cuticule
intérieure ou hypoderme (structure de protection pour les sucs gastriques etc.) et toute une
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série de cellules de plus en plus spécialisées et en particulier des cellules musculaires dites
myoepitheliales.
Schéma de l’organisation d’un nématode parasite : en bref le cycle : fécondation → œuf →
larve → mues puis stade adulte.
Cellules musculaires : les nématodes ont la caractéristique d’avoir une structure rigide des
myofibrilles qui donne à l’animale une structure puissante pour se déplacer.
Principaux nématodes parasites humains :
d. Un hôte sans stade libre :
i. Sans migration :
1. Enterobius vermicularis (les Oxyures)
2. Trichuris trichiura (les Tricocéphales)
ii. Avec migration :
1. Ascaris lumbricoides (les Ascarides)
e. Un hôte avec stades libres :
1. Ancy ostoma duodenale (L’Ancylostome)
f. Avec deux hôtes :
i. Infestation passive :
1. Trichinella spiralis (Le Trichine)
2. Dracunculus medinensis (La Filaire de Médine ou Ver de
Guinée)
ii. Infestation active :
1. Wuchereria bancrofti (La Filaire de Bancroft)
2. Loa loa (autre Filaire)
3. Onchocerca volvulus
Cycle de l’Oxyure de l’homme (Enteroblus vermicularis) :
A l’état adulte, dans le rectum, lorsque les femelles sont mures, elles vont se diriger vers la fin
du tubes digestif soit vers l’anus mais elles restent à l’intérieur du corps. Libération des
gamètes, fécondation et formation d’œufs. En revanche ses œufs vont sortir du tube digestif
mais ils restent là, juste à la sorti de l’anus qui est un milieu favorable à leur développement.
Ils se transforment ensuite en embryon. L’infestation se fait par ingestion.
Cycle Ascaris lumbricoides :
Premier stade larvaire œufs embryonnés, ingestion par aliments souillés, etc. Deuxième phase
passe dans le système digestif puis dans l’estomac. Les œufs évoluent et une fois dans
l’intestin elles sont sous forme de vraies larves environs ¼ de mm puis elles arrivent dans
l’intestin grêle. A ce moment là elle passe dans la veine porte qui est connectée entre l’intestin
et le foie. Au bout de trois à quatre jours elles arrivent dans le foie. Puis par les veines
systémiques elles arrivent au cœur. Phase sept, elles passent à travers le cœur et en ressortent
par l’artère pulmonaire. Une semaine après l’ingestion elles font 2mm et sont dans les
poumons. Les larves remontent la trachée et retournent dans le tube digestif. Une deuxième
fois elles repassent dans l’estomac, puis dans le système digestif et c’est là qu’elle passe au
stade adulte. Il y a donc libération des gamètes, puis fécondation, formation des œufs, puis
libération de ceux-ci rejetés dans le milieu ou stockés dans l’appendice.
Cycle de l’Ankylostome ou Ancy ostoma duodenale, c’est ce que l’on appelle l’Anémie des
mineurs :
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Le cycle commence comme d’habitude, mâle femelle dans le duodenum de l’homme, ponte et
libération des œufs dans les excréments. Les mines sont favorables, humidité constante etc.
les œufs éclosent et on obtient des larves. Ses larves changent de forme et sont capables quand
elles reviennent sur la peau de l’homme d’aller dans la circulation, le tube digestif ou encore
les poumons de l’homme, puis dans la trachée, dans l’œsophage et de nouveau dans l’intestin.
Cycle de Trichinella spiralis, mâle environs 1,5mm et femelle 3,5mm ; hôtes homme ou
autres mammifère comme le porc, le bœuf ou le sanglier :
Commence dans les intestins, quand les œufs sont formés ils se modifient en forme de larve
puis ils passent dans les vaisseaux lymphatiques, le cœur droit, les poumons, le cœur gauche,
la grande circulation, les muscles et là les larves s’enkystent. Ce kyste peu rester 11ans avant
que l’animal meurt. Passe par là un deuxième hôte (nous par exemple, nous mangeons une
côte de bœuf), le kyste passe dans notre système digestif. Le kyste se lyse au bout de 48h, la
larve mue et va se transformer en adulte. Et le cycle recommence.
Cycle de la Filaire de Bancroft (Wuchereria bancrofti) elle est plus communément appelé
Elephantiasis :
Les adultes, on les retrouve dans la circulation sanguine. Gamètes libérés fécondations puis
larves. Au stade larvaire lorsqu’elles sont encore dans l’homme on parle de microfilaires. Là
un moustique pique un humain et absorbe les microfilaires. Dans le moustique les
microfilaires subissent des mues. Avant que le moustique repique un être humain la larve
remonte dans l’appareil buccal du moustique. Pendant la piqûre, la larve va se poser sur la
peau et fait sa dernière mue en stade vie libre, puis elle va profiter de la piqûre pour rentrer
activement dans la peau.
B. Coelomates
Généralité :
1. Segmentation du mésoderme qui correspond à une subdivision du corps en unités
anatomiques et fonctionnelle les métamères.
2. L’activité des métamères est assurée par les centres nerveux antérieurs : les Ganglions
cérébroïdes.
3. Ces ganglions émettent une chaîne nerveuse ventrale avec une paire de ganglions par
métamère (sous le tube digestif)
4. Condensation progressive de la métamérisation au fur et à mesure que les organismes
évoluent : céphalisation (céphalopodes, insectes et vertébrés)
Destin du blastopore (bouche embryonnaire)
1. Le blastopore de la gastrula devient la bouche de l’animal (et jamais l’anus) : les
protostomiens : les annélides, mollusques et arthropodes. La larve type c’est la
Trocophore.
2. La blastopore de la gastrula devient l’anus de l’animal : les deutérostomiens : les
échinodermes, procordés et vertébrés. La larve type c’est l’annélidien.
I.
Embranchement des Annélides
Le corps possède une symétrie bilatérale, il se divise en segment successifs qui sont des
métamères, le système nerveux sont les ganglions cérébroïdes ainsi qu’une chaine nerveuse
ventrale avec une paire de ganglions par segment. L’intestin se termine par un anus et
apparition d’organe excréteurs spécialisés les nephridies. La larve est de type trocophore et on
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a trois classes : les polychètes, les oligochètes (vers de terre) et les achètes ou chètes ou
hirudinés.
1. Polychètes
Vue longitudinale schématique d’un annélide polychète : on a des segments qui se suivent (les
métamères) ils se ressemblent et potentiellement ils ont la même structure, le même rôle et la
même fonction. Le premier segment qu’on appelle la tête possède des antennes, des pattes et
les ganglions cérébroïdes qu’on appelle le cerveau. Il est constitué en trois parties. On a des
ocelles (œil). On a deux ganglions nerveux par segment. Un système circulatoire, la
circulation se fait de l’arrière vers l’avant au niveau dorsal et de l’avant vers l’arrière au
niveau ventral. Il a une bouche, des ventricules et un intestin à la fin. Puis présence de
néphridie qui vont capter les produits catalytique d’un segment et ils vont être éjectés par des
pores excréteurs qui sont sur le segment suivant.
Sur les coté il y a présence de parapodes divisé en deux parties : parties supérieur notopodes
et partie inférieur les neuropodes. Les soies ne sont pas insérées directement sur le corps mais
sur les parapodes (seulement chez les polychètes). Pour information ces soies sont en réalités
sous différentes formes avec des crochets, forme de nageoire ou même articulés. Présence de
nombreux muscles qui donne une puissance relativement importante à l’animale.
Trois régions : la première c’est la tête ou le lobe céphalique, à ce niveau là on trouve des
ganglions cérébroïdes, l’œil ou les ocelles et les appendices sensoriels. La deuxième structure
est le soma, c’est l’ensemble des segments qui sont les métamères. Et enfin le dernier segment
qui est le pygidium et celui là à la caractéristique de ne pas avoir de parapodes et c’est sur ce
segment là que s’ouvre l’anus.
Les principaux appareils :
Appareils circulatoires : c’est un système clos il est constitué de la partie supérieur qui est le
vaisseau dorsal contractile, il passe par la tête, descend vers le ventre dans une zone appelée
corps cardiaques. Ces vaisseaux forment des poches qu’on va appeler des cœurs puis on arrive
à un vaisseau ventrale qui part vers l’arrière. A l’arrière de l’animal une structure comparable
qui fait passer le vaisseau ventral au vaisseau dorsal. La chlorocruorine est le « sang » de ces
animaux.
Appareil digestif : on a une ouverture buccale la bouche, on a des dents qui peuvent rentrer et
sortir de la bouche ou mandibules. Apparition des glandes digestives, œsophage, pharynx
(d’autres parlent d’estomac) et ensuite un pylore puis l’intestin commence.
Système d’excrétion : le cœlome communique à l’extérieur avec les nephridies ce sont des
formes de « reins » et elles ont une forme d’entonnoir avec une ouverture, un pore excréteur.
Il est situé dans un segment et le pore dans le segment suivant. Certaines espèces ont des
nephridies sous une autre forme, cellules spécialisés : les solenocytes.
Appareil reproducteur : les sexes sont séparés, les cellules reproductrices sont produites dans
la paroi des sacs cœlomique et elles sont évacuées par les néphridies.
Cycle de reproduction :
Fécondation en mer, formation d’un œuf qui va commencer à se diviser et donc à se
segmenter en spirale. Mais certaine cellules seront plus petites et d’autres plus grandes,
division inégale en taille, c’est cela qui provoque la segmentation en spirale. Les micromères
(petites cellules) s’intercalent entre les macromères (grandes cellules).
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Lorsque les embryons se développent, on obtient une larve type trocophore qui prend la forme
en spirale. Et déjà à ce niveau là on distingue trois régions :
g. Préorale qui donne le lobe céphalique et reste au niveau de l’ouverture qui est
la bouche.
h. Postorale qui donne dans le développement tous les segments.
i. Pygidiale qui va donner le pygidium où se trouve l’anus.
Quand elle est plus âgée, les métamères commencent à se diviser et on commence à avoir une
ébauche de la forme de l’animal adulte.
Phénomènes larvaires :
j. Phénomène de l’Epitoquie : Dernière métamorphose de l’animale avant de
monter en surface.
k. Phénomène d’essainage : Eunice viridis (Palolo) phénomène qui se passe dans
les mers tropicales, sur deux mètres d’eaux en fonction de la lune (7 ou 8 jours
après la pleine lune en novembre ou décembre).
Au niveau du système nerveux : on a au niveau de la tête au moins trois paires de ganglions
qui vont fusionner, les premiers segments fusionnent avec la tête, au fur et à mesure qu’on a
un organisme plus évolué on va avoir des ganglions cérébroïdes plus volumineux.
Selon les espèces on commence à avoir l’apparition soit d’ocelle ou soit chez les organismes
plus développé apparition d’un œil avec cellules photo-réceptrices, nerf optique et cristallin.
(A) Nereis pelagica ou Néréide végétative, (B) Néréide épitoque (Nereis irrorata) (C)
Promatoceros : vie dans un tube calcaire.
2. Classe des Oligochètes
Ils n’ont pas de parapodes et les soies sont peu nombreuses et sont insérées directement dans
le corps. La tête est très peu développée et on a une structure qui est un renflement qu’on
nomme clitellum ou encore « cocon » et c’est cette partie là qui sécrète un liquide albumineux
pour la nutrition des jeunes.
Le clitellum peu être plus ou moins développés. La tête est pratiquement inexistante. Ils sont
en général hermaphrodites et par conséquent on a une ouverture pour les gamètes femelles et
une autre pour les gamètes mâles. Les soies sont insérées directement dans le corps dans le
sac de la soie et elle est entourée de muscles qui vont faire sortir ou entrer les soies selon le
besoin de l’animal.
Coupe transversale : les soies sont soient deux par deux sur la face ventrale, soient sur les
côtés toujours deux par deux. Il y a deux types de muscles : les muscles longitudinaux et les
muscles circulaires. Intestin au centre, vaisseau dorsale contractile au dessus, vaisseau ventral
au dessous, et les ganglions cérébrosides, ils ont aussi des nephridies avec les pores pour
l’excrétion.
Appareil mâle : seulement sur deux segments (10 et 11) spermiducte qui récupère les
spermatozoïde et sort vers le 15
Appareil femelle : ovaire sur le segment 13 oviducte sur le segment 14.
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Présence de récepteurs séminaux : lorsque la fécondation a eu lieu les œufs restent dans ce
réceptacle avant d’être évacué.
Il y a deux types de fécondation : directe et indirecte.
Système nerveux : théoriquement on a par segment trois nerfs latéraux principaux qui partent
du ganglion ventral. On va avoir trois nerfs principaux par segment : un à l’avant, un au
milieu et un à l’arrière (antérieur, moyen et postérieur). On constate que le nerf antérieur va
innerver également le segment avant et le segment après, de la même manière pour les autres
nerfs.
3. Classe des achètes ou hirudinés
Les segments n’ont plus aucunes soies, l’anémure externe ne correspond plus à la métamérie
interne. Ils sont hermaphrodites, le développement se fait de manière directe sans passage par
une larve trocophore, pouvoir de régénération quasiment nul. Le développement se fait que
par reproduction sexuée.
Ils sont pratiquement tous des ectoparasites et ils vont donc sucer le sang des proies.
La bouche se transforme en ventouse ou en trompe, et par conséquent cet organisme se nourrit
seulement de sang ou de petit morceau de chair de la proie. Les sécrétions buccales des
sangsues contiennent un ferment qui rend le sang de la proie incoagulable.
On parle aussi de sangsues médicinales les hiruditions qui viennent de l’espèce Hirudo
medicinalis.
Présence d’une ventouse postérieure, tête à l’opposé avec une bouche.
Présence de néphridies, muscles circulaires et muscles longitudinaux.
Présence de nombreuses mâchoires elles sont très aiguisées, ce qui entaille la peau de la proie
puis avec les muscles pharyngiens mise en place de tout un système pour absorber le sang.
4. Autres Annélides
Avec une position systématique incertaine.
a. Priapuliens
b. Sipunculiens : siponcle « bibi » corps cylindrique et pas de soies chez l’adulte.
On les utilise pour la pêche.
c. Echiuriens : Bonellia viridis c’est le plus grand dimorphisme sexuel dans le
règne animal. C'est-à-dire que le mâle est très différent de la femelle. Le mâle
fait environs 1,5mm et la femelle a une tête d’environs 8cm et une trompe
d’environs 1m. Cette trompe a un canal alimentaire où les particules se font
ingérés. Elles ingèrent aussi les mâles qui se fixent sur la trompe. Après la
fécondation les embryons donne des femelles lorsqu’ils arrivent à se fixer sur
le substrat de la trompe et des mâle s’ils tardent à se fixer.
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PHYSIOLOGIE
Chapitre I : Les échanges gazeux respiratoires
Nos cellules doivent produire de l’énergie afin de faire fonctionner l’organisme. Cette énergie
est produite sous forme d’ATP et provient de l’oxydation des aliments qui se déroule au cours
d’un processus appelé respiration cellulaire.
La respiration cellulaire s’effectue en mode aérobie. Dans nos tissus musculaires les cellules
peuvent toutefois produire leur énergie en mode anaérobie (c'est-à-dire sans oxygène) au
cours de la glycolyse qui alterne produit de l’ATP et de l’acide lactique.
Cependant la glycolyse ne peut pas avoir lieu pendant une durée importante car son
rendement énergétique est beaucoup plus faible que celui de la respiration cellulaire, c'est-àdire 13 fois plus faible, et également car l’acide lactique accumulé dans les muscles doit être
éliminé (sinon il y a des crampes possible).
La capacité du cerveau à fonctionner sans oxygène est très limitée dans le temps. Un défaut
d’oxygénation du cerveau pendant quelques minutes à peine provoque une perte de
conscience.
Donc en bref nous pouvons survivre quelque temps sans nourriture et sans eau mais notre
organisme ne peut se passer d’oxygène.
Au cours de la respiration cellulaire, outre la production d’ATP des déchets métaboliques sont
formés. Le CO2 est le principal déchet métabolique de la respiration cellulaire. Le CO2 doit
être éliminé d’autant plus vite qu’il peut provoquer l’acidification de l’organisme.
L’ensemble de ces observations montre l’enjeu vital que représentent les échanges gazeux
respiratoire pour l’individu.
Les échanges gazeux respiratoire sont assurés par le système respiratoire qui fourni de
l’oxygène à l’organisme et le débarrasse du CO2. Il ne faut pas confondre les échanges gazeux
respiratoires avec le processus métabolique de respiration cellulaire. Les échanges gazeux
permettant seulement d’assister la respiration cellulaire en apportant l’O2 qui lui est
indispensable et en rejetant le CO2 qu’elle produit.
I.
Diffusion des gaz respiratoire
L’O2 et le CO2 sont échangés par diffusion.
La diffusion est un mécanisme passif ne coutant pas d’énergie, elle permet aux substances de
traverser une membrane notamment les membranes biologiques. On dit qu’une solution est à
l’équilibre quand les substances qu’elle contient, sont uniformément réparties et que la
concentration de la solution est stable.
La diffusion est le processus qui permet de passer d’une répartition aléatoire des substances
vers l’état d’équilibre de la solution qui les contient.
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La diffusion implique le déplacement de substances au travers des membranes des régions de
plus forte concentration vers les régions de plus faible concentration.
La vitesse à laquelle une substance donnée diffuse au travers d’une membrane dépend de
quatre paramètres :
- Le diamètre de ces molécules
- La température
- La charge électrique éventuelle de la molécule qui diffuse
- Le gradient de concentration de cette substance dans la solution
Le gradient de concentration correspond à la variation de concentration de la substance le
long d’un axe spatial donné. Plus le gradient est élevé, plus la substance va diffuser
rapidement au travers de la membrane.
Application de ces notions à notre cas :
Les substances qui diffusent sont l’O2 et le CO2. La diffusion de ces gaz va s’effectuer plus ou
moins bien en fonction de la nature du milieu dans lequel se trouve notre organisme (l’air ou
l’eau). Or l’O2 est peut soluble dans l’eau. L’air est donc un milieu plus favorable aux
échanges d’O2 que l’eau.
Du fait de sa plus faible solubilité dans l’eau la teneur en O2 est plus faible dans l’eau que
dans l’air. Il existe donc un gradient en O2 plus important entre l’air et l’organisme qu’entre
l’eau et l’organisme. D’où une vitesse de diffusion de l’O2 plus rapide quand notre organisme
se trouve dans l’air.
En revanche le CO2 étant 20 fois plus soluble dans l’eau que l’O2, la différence de diffusion
du CO2 entre l’air ou l’eau est beaucoup moins notable.
Comme l’O2 et le CO2 ne présentent pas les mêmes gradients entre l’intérieur de notre corps
et l’environnement, l’O2 ne va pas diffuser vers l’intérieur de notre corps à la même vitesse
que le CO2 diffuse vers l’extérieur de notre corps. En effet la concentration atmosphérique en
CO2 est si faible (inférieur à 1%) que la diffusion de ce gaz de notre corps vers
l’environnement se fait très facilement. En revanche la diffusion de l’O2 à l’intérieur de notre
corps est beaucoup plus difficile compte tenu de la concentration atmosphérique modérée en
O2 (environs 21%).
II.
Concentration des gaz respiratoires
On exprime la concentration des gaz respiratoire en termes de pression partielle notée p O2 et
pCO2. Au niveau de la mer la pression exercée par l’ensemble des composants atmosphériques,
pression appelée barométrique, est égale à 101,3 kPa ce qui équivaut à la pression exercée par
une colonne de 760 mm de Hg.
L’air sec est habituellement composé que de 20,1% en volume d’O2 ce qui représente une
pression partielle d’environs 21,2 kPa ou 159 mm de Hg.
Lorsque l’altitude augmente les effets de la gravité diminue, donc la pression partielle de tous
les composants atmosphériques diminue.
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Par exemple à 5300 m d’altitude la pression atmosphérique est deux fois plus faible que celle
existant au niveau de la mer. A cette altitude la pression partielle en O2 n’est donc plus que de
10,6 kPa ou 80 mm de Hg. Or le phénomène de diffusion dépend du gradient de concentration
de la substance qui diffuse. Donc à 5300 m le gradient de pression en O2 entre l’air et le fluide
corporel est beaucoup plus faible. Il en résulte une vitesse de diffusion de l’O2 dans notre
organisme beaucoup plus lente. D’où une respiration plus difficile à des altitudes élevées.
III.
Optimisation du taux d’échange gazeux
Différents mécanismes d’adaptations on permit d’optimiser le taux d’échange gazeux
respiratoire. Ces mécanismes sont une réponse aux paramètres physiques décrit par la loi de
Fick.
Avec :
-
Q le taux de diffusion d’une substance entre deux compartiments.
D le coefficient de diffusion de la substance dans un milieu donné à une
température donnée.
A la surface de la zone ou de la membrane au travers de laquelle la substance
diffuse.
(C1-C2) la différence de concentration en substances entre deux compartiments.
L la distance qui sépare les deux compartiments.
La plupart des mécanismes d’adaptation vise à augmenter A, c'est-à-dire la surface corporelle
à travers laquelle s’effectue les échanges gazeux respiratoires.
La structure corporelle siège des échanges gazeux est représenté par les poumons. Les
poumons sont des sacs élastiques très divisés, cette division en de nombreuses ramifications
augmente la surface d’échange des gaz respiratoires et chez l’être humain la surface
corporelle représentée par les poumons mesure la surface d’un cours de tennis.
D’autres adaptations se sont mises en place consistant à diminuer L, c'est-à-dire la distance de
diffusion des gaz respiratoires entre un organisme et son environnement. Pour cela les
membranes pulmonaires sont devenues particulièrement fines.
D’autres adaptations ont consisté à augmenter la valeur de (C1-C2) c’est à dire la valeur du
gradient en pression de gaz respiratoires. Pour cela nous maintenons sur la face interne des
poumons une pression en O2 la plus élevée possible et une pression en CO2 la plus faible
possible. Inversement sur la face externe du poumon nous maintenons une pression en O2 la
plus faible possible et une pression en CO2 la plus élevée possible.
L’augmentation des gradients en gaz respiratoires de part et d’autre de la surface des poumons
est assurée par les phénomènes de ventilations et de perfusions pulmonaires.
La ventilation pulmonaire communément appelé respiration correspond à la circulation de
l’air à l’intérieur des poumons permettant de renouveler en continu les gaz qui s’y trouvent.
Elle comprend deux phases :
- L’entrée d’air ambiant à l’intérieur des poumons appelé inspiration.
- La sortie d’air vicié vers l’extérieur des poumons appelé expiration.
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La perfusion pulmonaire correspond à la circulation sanguine qui se produit au niveau des
poumons.
IV.
Structure du système respiratoire
Comme on peut le voir sur la figure 1 l’air pénètre dans le corps par la cavité orale ou par les
cavités nasales qui se rejoignent au niveau du pharynx.
Une partie des cavités nasales est tapissée de poils qui filtrent les particules en suspension
dans l’air inspiré. Le reste des cavités nasales est tapissée par la muqueuse nasale.
La muqueuse nasale contient des glandes qui sécrètent chaque jour environs un litre de mucus
contenant des lysozymes et des anti protéases qui sont des enzymes anti bactériennes
détruisant les bactéries emprisonnées par le mucus.
Des antibiotiques naturels sont aussi sécrété par la muqueuse nasale ce qui empêche les
microbes de se développer. De plus l’eau présente en grande quantité dans le mucus permet
d’hydrater l’air inspiré.
Un léger courant circule à l’intérieur des cavités nasales permettant d’acheminer le mucus
vers le pharynx où il est avalé. Puis le mucus contaminé est digéré par les sucs gastriques au
niveau de l’estomac. Sous le tissu épithélial de la muqueuse nasale se trouve de nombreux
capillaires aux parois minces ayant pour rôle de réchauffer l’air qui s’écoule auprès de la
muqueuse.
Le pharynx communément appelé gorge relie les cavités orales et nasale au larynx et à
l’œsophage (voir figure 2 → A apprendre par cœur).
Il est composé de trois parties distinctes qui sont l’oropharynx, le nasopharynx et le
laryngopharynx.
Le nasaux-pharynx est situé à l’arrière de la cavité nasale et au dessus du point d’entrée des
aliments dans l’organisme donc c’est un conduit exclusivement aérien. Lorsque nous avalons,
le palais mou et l’aluette (ou uvule palatine) s’élève de façon à fermer le nasopharynx et à
empêcher les aliments d’arriver dans les cavités nasales.
L’oropharynx est situé à l’arrière de la cavité buccale et elle communique avec elle grâce à
un passage arqué appelé le gosier. Il est traversé par les aliments avalés et par l’air inspiré
c’est donc un conduit à la fois alimentaire et aérien.
Le laryngopharynx est situé juste en dessous de l’oropharynx, derrière le larynx. Il finit par
s’unir à l’œsophage qui, situé derrière la trachée, conduit les aliments et les lipides vers
l’estomac.
Le larynx correspond à ce que l’on appelle la pomme d’Adam. Il est protégé par deux
cartilages qui sont le cartilage tyroïde et le cartilage cricoïde. Les fonctions du larynx sont au
nombre de trois :
- Il fourni un passage à l’air, en effet l’air après avoir été inspiré traverse le
larynx pour aller dans la trachée.
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Il va aiguiller l’air et les aliments avalés vers des conduits distincts et
approprier c'est-à-dire l’air vers la trachée et les aliments vers l’œsophage.
Il permet la phonation c'est-à-dire l’émission de son car il abrite les cordes
vocales.
Lorsque l’on expire l’air, l’air traverse le larynx et fait vibrer les cordes vocales.
La trachée est renforcée sur toute sa longueur par des anneaux de cartilage qui l’empêche de
s’affaisser au grès des variations de pression provoquées par les échanges gazeux
respiratoires. Elle se termine au milieu du thorax où elle donne naissance à deux bronches de
diamètre inférieur.
Chaque bronche débouche sur un poumon. Les bronches sont renforcées elles aussi par des
anneaux de cartilage sur toute leur longueur, puis les bronches se ramifient en bronchioles à
l’intérieur des poumons.
Les bronchioles elles ne sont pas renforcées par des anneaux de cartilage. Chaque bronchiole
débouche sur un amas de petits sacs creux appelés alvéoles. Elles sont entourées par un réseau
très important de vaisseaux sanguins qui sont des capillaires. Ce sont les plus petits vaisseaux
sanguins que l’on trouve dans l’organisme.
Le volume des alvéoles est très réduit mais la surface d’échange qu’elles représentent est très
importante, elle vaut 130m2. Les alvéoles sont les véritables sites d’échanges gazeux. La paroi
des alvéoles et celle des capillaires est particulièrement fine ce qui facilite les échanges
respiratoires.
La ventilation pulmonaire maintient une concentration maximale en O2 et une concentration
minimale en CO2 à l’intérieur des alvéoles, ainsi le CO2 présent dans le sang désoxygéné
circulant dans les capillaires diffuse facilement dans l’air alvéolaire. L’O2 présent dans l’air
alvéolaire diffuse facilement vers le sang capillaire désoxygéné.
Les poumons sont eux même situés à l’intérieur du thorax qui est limité sur les côtés par les
côtes et vers le bas par un feuillet musculaire appelé diaphragme. Les différentes côtes sont
reliées entre elles par des muscles intercostaux. Le thorax est tapissé sur sa face interne par la
plèvre qui est une enveloppe à deux feuillets qui sont le feuillet viscéral et le feuillet pariétal.
Le feuillet viscéral comme son nom l’indique adhère à l’extérieur des poumons et le feuillet
pariétal adhère à la paroi du thorax et à la face supérieure du diaphragme. Ces deux feuillets
glisse facilement l’un par rapport à l’autre mais se sépare difficilement sauf lors d’un cas de
décollement de la plèvre. La plèvre se replie sur elle-même pour former deux sacs appelés
cavités pleurales. Elles sont situées de part et d’autre de la ligne médiane du thorax et
contiennent chacune un poumon.
V.
La ventilation pulmonaire (voir figure 3)
La ventilation pulmonaire consiste en l’inspiration et en l’expiration. Elle permet à
l’organisme de se débarrasser du CO2 de la respiration cellulaire et permet à l’organisme
d’obtenir de l’O2.
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Elle est facilitée par la sécrétion de surfactant. Ce sont des molécules semblables à du
détergent jouant le même rôle que le savon ajouté à de l’eau et qui va former des bulles. Elles
sont constituées de phospholipides sécrétés par des cellules présentes dans les alvéoles,
cellules appelées pneumocytes. Les surfactants réduisent la tension superficielle à la surface
des alvéoles, empêchant celle-ci de s’affaisser complètement entre chaque respiration.
La ventilation s’effectue selon un processus mécanique basé sur des variations de volume à
l’intérieur du thorax. Pour comprendre ce processus mécanique, il faut se souvenir de deux
lois physiques :
- Les gaz remplissent du mieux possible l’espace qui les contient. Plus un
récipient est grand, plus les molécules contenues dans celui-ci vont s’éloigner
les unes des autres et plus la pression de ces gaz va donc être faible.
- Des variations de volume du récipient impliquent des variations de pression
dans celui-ci provoquant des phénomènes de diffusion de gaz au travers du
récipient.
Il faut imaginer que le thorax est un récipient rempli de gaz, il est percé dans sa partie
supérieure par la trachée, lorsque les distances entre les parois du récipient s’éloignent le
volume du thorax augmente et donc la pression qui y règne va donc diminuer. Cette
diminution de pression a pour effet de faire pénétrer l’air dans le thorax puisque les gaz
diffusent toujours de la pression la plus élevée vers la pression la plus faible.
C’est ce qui se produit au moment de l’inspiration. Lors de l’inspiration, le diaphragme
commence par se contracter ce qui le fait descendre à l’intérieur du thorax, de ce fait la
hauteur du thorax augmente puis c’est au tour des muscles intercostaux de se contracter
provoquant une élévation du thorax. Lorsque les côtes s’élèvent elles font en même temps
saillies vers l’extérieur. Tout cela à pour effet d’augmenter le volume du thorax. Cette
augmentation est de 500mL ce qui correspond exactement au volume d’air qui entre dans les
poumons au cours d’une inspiration normale.
Cette augmentation entraine une augmentation équivalente du volume intra pulmonaire, l’air
diffuse alors à l’intérieur des poumons jusqu’à ce que la pression intra pulmonaire devienne
équivalente à la pression atmosphérique.
L’expiration est un processus passif qui repose sur l’élasticité naturelle des poumons
contrairement à l’inspiration qui elle reposait sur des contractions musculaires. Pendant
l’expiration, le diaphragme et les muscles intercostaux se relâchent, ce qui abaisse le thorax et
rétracte les poumons. Par conséquent, le volume du thorax et le volume intra pulmonaire
diminue ce qui déclenche l’expiration. En effet la pression intra pulmonaire devient
supérieure à la pression atmosphérique et donc les gaz vont diffuser de l’intérieur des
poumons vers l’extérieur où la pression est plus faible.
Les volumes d’air échangé au cours de l’inspiration et de l’expiration peuvent subir des
variations mesurables à l’aide d’un appareil appelé spiromètre.
Le spiromètre :
Il est constitué d’une cloche en deux parties inférieure et supérieure contenant un volume
d’air constant. Cette cloche peut coulisser à l’intérieur d’une cuve remplit d’eau, les gaz
respiratoire provenant de la ventilation sont transmis à la cloche par l’intermédiaire d’un
tuyau. Selon le volume d’air introduit dans la cloche lors de l’expiration, celle-ci se soulève
en raison de l’augmentation de la pression gazeuse ce qui provoque le déplacement d’un stylo,
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qui est relié au spiromètre par l’intermédiaire d’une poulie. Lors de l’inspiration le volume
d’air sous la cloche diminue donc la pression gazeuse diminue aussi donc la partie supérieure
de la cloche descend ce qui fait monter le stylo. On obtient ainsi un spirogramme c'est-à-dire
un tracée représentant les variations de volume d’air échangé au cours de la respiration.
Les différents volumes d’air possible :
- Le volume courant est le volume d’air échangé au cours d’un cycle respiratoire
normal, composée d’une inspiration et d’une expiration. Environs 500mL.
- Lors d’une respiration plus profonde ce volume augmente. Le volume d’air
que l’on peut inspirer en plus du volume courant est appelé volume de réserve
inspiratoire. Et donc le volume d’air que l’on peut expirer en plus du volume
courant est appelé volume de réserve expiratoire.
- On appelle la capacité vitale le volume maximale échangé lors d’une
respiration forcée, c’est la somme du volume courant et des volumes de
réserves inspiratoire et expiratoire. Elle vaut environs 4800mL chez un jeune
homme adulte. Chez les femmes ce volume est moindre. Elle dépend de
l’élasticité des poumons.
- Il reste un volume d’air dans les poumons que l’on ne peut expirer, il est
appelé volume résiduel. Il empêche l’affaissement des alvéoles et des
poumons.
- La capacité pulmonaire totale est la somme du volume résiduel et de la
capacité vitale. Elle a une valeur totale de 6000mL.
VI.
Transport des gaz respiratoire dans le sang
Au cours de la perfusion pulmonaire le sang désoxygéné provenant du cœur arrive au poumon
par les artères pulmonaires. De là il se dirige vers les artérioles pulmonaires qui sont les
ramifications plus fines de l’artère pulmonaire, puis le sang désoxygéné se dirige vers les
ramifications des artérioles pulmonaires qui sont les capillaires entourant les alvéoles.
Le CO2 contenu dans le sang désoxygéné va diffuser dans le sang capillaire vers l’intérieur
des alvéoles. Au contraire l’oxygène contenu dans l’air alvéolaire diffuse de l’alvéole vers le
sang capillaire.
Puis le sang ainsi oxygéné s’achemine vers les veinules pulmonaires qui se rassemblent dans
la veine pulmonaire et les veines pulmonaires envoient le sang oxygéné vers le cœur qui
distribue le sang oxygéné dans tout l’organisme.
Ce processus permet de diminuer rapidement la pression en O2 dans les capillaires ce qui
accélère la diffusion de l’oxygène de l’alvéole vers les capillaires.
En raison de la faible solubilité d’O2 dans l’eau le plasma sanguin qui est composé à 90%
d’eau ne peut transporter que 1,5% d’oxygène. Si l’O2 était seulement transporté par le
plasma sanguin il faudrait un débit cardiaque 17 fois plus élevé pour fournir aux tissus,
l’oxygène dont ils ont besoin. C’est pourquoi 98,5% de l’oxygène est transporté par les
érythrocytes contenus dans le sang. Ils sont en effet riche en une molécule capable de fixer
l’O2 appelé hémoglobine.
Structure de l’hémoglobine :
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L’hémoglobine est constituée d’une protéine globulaire appelée globine. Associée à quatre
molécules d’un pigment rouge appelé hème. C’est ce pigment qui donne la couleur rouge au
sang.
Structure de la globine :
La globine est formée de quatre chaines polypeptidiques, sur ces quatre chaines il y a deux
chaînes en hélice α et deux chaines en feuillet plissé β. La combinaison d’une chaine
polypeptidique et d’une molécule d’hème constitue une sous unité polypeptidique.
Structure de la molécule d’hème :
Chaque molécule d’hème est formée par de la porphyrine cyclique portant en sont centre un
atome de fer. Chaque atome de fer d’une molécule d’hème peut se lier de façon réversible à
une molécule d’O2, cela signifie que chaque molécule d’hémoglobine peut transporter au
mieux quatre molécules d’O2. Comme un érythrocyte contient 250 millions de molécules
d’hémoglobines, un érythrocyte peut donc transporter à lui seul 1 milliard de molécules d’O2.
L’affinité de l’hémoglobine pour l’O2 dépend de la différence de pression partielle de ce gaz
entre le sang et les tissus traversés par le sang :
-
Ainsi lorsque le sang pauvre en O2 passe dans les poumons, l’O2 diffuse des
alvéoles pulmonaires vers le plasma du sang qui circule dans les capillaires
alvéolaires. Puis il traverse la membrane plasmique des érythrocytes et se lie
aux molécules d’hémoglobines présentes sous une forme libre dans le
cytoplasme des érythrocytes. La liaison qui se crée alors entre l’oxygène et
l’hémoglobine provoque un changement dans la structure tridimensionnelle de
celle-ci qui devient l’oxyhémoglobine (HbO2) de couleur rouge vif.
-
En revanche quand le sang riche en O2 traverse des tissus à métabolisme actif
où la pression en O2 est faible, l’oxygène du sang se libère de l’hémoglobine à
laquelle il est lié. L’hémoglobine reprend alors sa structure tridimensionnelle
antérieure correspondant à la désoxyhémoglobine (HHb) de couleur rouge
sombre. L’oxygène libéré de l’hémoglobine diffuse du cytoplasme des
érythrocytes vers le plasma sanguin puis du plasma sanguin vers le cytoplasme
des cellules des tissus traversés.
Remarque :
Le fœtus possède une forme différente d’hémoglobine dans son sang, cette hémoglobine porte
deux chaines polypeptidiques α et deux chaines polypeptidiques γ. A la différence de
l’hémoglobine d’un adulte, l’hémoglobine fœtale est capable de fixer l’oxygène maternel en
l’absence de différence de pression partielle en O2. Cela permet de faciliter le transfert de l’O2
entre le sang maternel et le sang fœtal.
L’affinité de l’hémoglobine pour l’O2 dépend également du degré de saturation de
l’hémoglobine en O2, c’est le phénomène de coopérativité :
-
La fixation d’une molécule d’O2 à une des sous unité de l’hémoglobine
provoque un changement de conformation des trois autres sous unité de telle
sorte que leur affinité pour l’O2 se trouve augmenté. Ainsi la fixation lente de
la première molécule d’O2 entraine la fixation rapide des trois suivantes.
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A l’inverse lorsque une des sous unité polypeptidique libère une molécule d’O2
un changement de conformation à lieu au sein des trois autres sous unité, ce
qui entraine une diminution de l’affinité des sous unité pour l’O2. D’où une
libération rapide des autres molécules d’O2 par les trois autres sous unité.
L’affinité de l’hémoglobine pour l’O2 dépend également du pH sanguin, c’est l’effet Bohr : Il
correspond à une diminution de l’affinité de l’hémoglobine pour l’O2 faisant suite à une chute
de pH.
Exemple : lors d’un exercice physique les cellules d’un tissus musculaire se mettent à
travailler plus intensément, elle consomme alors plus d’O2 et libère plus de CO2. Le CO2
formé réagit avec l’eau pour produire l’acide carbonique H2CO3. Cet acide carbonique
entraine une chute du pH sanguin et cette chute entraine une diminution de l’affinité de
l’hémoglobine pour l’O2. Donc une augmentation de la libération de l’O2 par l’hémoglobine
ce qui permet à l’organisme de disposer de plus d’O2 pour ses besoins physique.
Le transport du CO2 :
La plupart du CO2, 70%, produit par les tissus lors de la respiration cellulaire est transporté
par diffusion vers les poumons grâce au plasma sanguin sous la forme d’ions
hydrogénocarbonate. Pour cela le CO2 libéré par les cellules dans le plasma sanguin, pénètre
rapidement les érythrocytes qui s’y trouvent. Là, une enzyme appelé anhydrase carbonique,
transforme une molécule de CO2 et une molécule H2O en une molécule de d’acide carbonique
H2CO3, puis elle se dissocie en H+ et HCO3-. Ensuite HCO3- diffuse du cytoplasme des
érythrocytes vers le plasma sanguin et dans le plasma sanguin, le CO2 est transporté sous cette
forme vers les poumons. Pour compenser la diffusion des HCO3- hors des érythrocytes des
ions chlorures Cl- passe du plasma sanguin au cytoplasme des érythrocytes. Cet échange d’ion
correspond au phénomène de Hamburger. Les H+ provenant de la dissociation de l’acide
carbonique se lient à l’hémoglobine et à d’autres protéines ce qui évite l’acidification de
l’organisme. On dit que l’hémoglobine joue le rôle d’une substance tampon, le transport du
CO2 par le sang ayant donc un effet mineur sur le pH sanguin qui reste autour de 7,3 et 7,4.
Une fois arrivé dans les poumons, les ions HCO3- réintègrent les érythrocytes où ils s’unissent
aux H+ pour reformer l’acide carbonique. Les ions Cl- retournent alors dans le plasma.
L’acide carbonique est reconverti en (CO2 + H2O) par l’anhydrase carbonique, puis le CO2
formé diffuse du sang des capillaires alvéolaires vers l’intérieur des alvéoles. Il est ensuite
éliminé des alvéoles grâce à l’expiration.
Le reste du CO2 se déplace vers les poumons sous deux formes :
-
-
VII.
Une forme liée aux acides aminés lysines de l’hémoglobine (responsable de
23% du CO2 transporté) afin de former un complexe appelé carbhémoglobine.
Ce complexe est noté HbCO2.
Sous forme de CO2 dissous dans le plasma sanguin (responsable de 7% du CO2
transporté).
Régulation des échanges gazeux respiratoires
Ils sont régis par des mécanismes automatiques. Ces mécanismes sont régulés par le système
nerveux central afin que l’organisme élimine le CO2 et reçoive l’O2 qui lui est nécessaire.
Pour cela le système nerveux central contrôle le rythme de la ventilation à partir d’un groupe
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de neurone situé dans la médulla (la médulla est la portion inférieur du tronc cérébral qui est
relié la moelle épinière. Ce groupe de neurone constitue le centre respiratoire.
Le centre respiratoire augmente son activité juste avant le début de l’inspiration. Cette
augmentation d’activité se traduit par la contraction du muscle inspiratoire que sont le
diaphragme et les muscles intercostaux. Cette contraction entraine l’inspiration. Puis
l’activation du centre respiratoire s’arrête provoquant un relâchement des muscles
respiratoires ce qui entraine le début de l’expiration. Mais lors d’un exercice physique le
système nerveux central stimule le centre respiratoire afin que celui-ci accélère le rythme de
la ventilation. Cette régulation n’est efficace que si elle est couplée à une régulation de la
circulation sanguine. Cette régulation de la circulation sanguine implique une augmentation
de la fréquence cardiaque afin de s’adapter au rythme d’une ventilation accélérée. Qui
optimise l’apport en O2 et l’élimination du CO2 au cours de la perfusion pulmonaire.
Lors d’une respiration profonde un mécanisme réflex évite les distensions trop importantes
des tissus pulmonaires, c’est le réflex de Hering-breuer. Les récepteurs de tension située au
niveau des alvéoles et des bronchioles du tissu pulmonaire sont stimulés lors d’un étirement
excessif. Ces récepteurs envoient alors un influx inhibiteur qui le transmet aux neurones du
centre respiratoire celui ci met fin à l’inspiration et déclenche l’expiration. A mesure que les
poumons se rétractent, les récepteurs n’envoient plus d’influx inhibiteurs et l’inspiration peut
alors reprendre.
Le rythme de la ventilation est aussi régulé par les variations de pression en O2 et CO2 dans le
sang. Ces variations sont détectées par des chimio détecteurs présent au niveau de la médulla
et de l’aorte. Les variations de pression partielle en CO2 ont plus d’influence sur le rythme de
la ventilation que les variations de pression partielle en O2. Si la pression partielle de CO2
augmente, le pH sanguin diminue. Le centre respiratoire reçoit un signal indiquant cette
diminution de pH, ceci se produit par une respiration de plus en plus rapide et profonde qui
fini par provoquer de l’anxiété et de l’agitation. L’augmentation de la pression partielle en
CO2 s’accompagne alors d’une hyperventilation c'est-à-dire d’une accélération importante du
rythme de la ventilation. Celle-ci accroit la ventilation alvéolaire qui élimine le CO2 hors du
sang et augmente le pH sanguin en retour. L’hyperventilation cesse lorsque la pression
partielle en CO2 retrouve des niveaux physiologiquement acceptables.
Seule une très forte baisse de pression partielle en O2 dans le sang à un effet sur le rythme de
la ventilation. En effet il existe une réserve importante en O2 lié à l’hémoglobine des
érythrocytes. Toute fois lorsque la pression partielle d’O2 devient inférieure à 60 mm de Hg le
sang appauvrie en O2 produit des molécules dérivées du monoxyde d’azote qui stimule le
centre respiratoire lequel accélère le rythme de la ventilation.
En parallèle les chimiorécepteurs stimulés activent aussi le centre respiratoire qui accélère le
rythme de la ventilation en retour même si la pression partielle en CO2 est normale.
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Chapitre 2 : Le cœur et la circulation
La circulation permet d’acheminer des molécules essentielles rapidement et sur de longues
distances vers les différents tissus et organes. Chaque organe contribue donc au bon
fonctionnement de l’organisme tout entier grâce à la circulation. Le système circulatoire de
l’être humain est appelé système cardiovasculaire. Il comprend trois parties :
- Le sang qui véhicule les substances d’un tissu à un autre
- Un réseau de tubes appelés vaisseaux sanguins constituant le système
vasculaire au travers duquel le sang circule
- Une pompe, le cœur, qui produit cette circulation
Lorsque le cœur s’arrête de battre, la circulation s’arrête, donc nos cellules s’intoxiquent,
meurent et le corps se décompose.
Le sang peut être pompé du cœur vers les poumons pour revenir vers le cœur grâce à la
circulation pulmonaire appelé aussi petite circulation. Il peut aussi être pompé du cœur vers
les autres parties du corps (autre que les poumons) pour revenir vers le cœur grâce à la
circulation systémique aussi appelé grande circulation. Ces deux circulations fonctionnent en
complémentarité afin d’améliorer la capacité et l’efficacité du système respiratoire.
Les vaisseaux sanguins composant le système vasculaire permettent de fermer la circulation,
on dit que le système circulatoire de l’être humain est clos.
Le système vasculaire s’étend sur une longueur totale de 100 mille kilomètre. Il comprend :
- Les artères qui transportent le sang du cœur vers tous les organes du corps.
- Les artérioles qui sont les ramifications des artères. Elles s’étendent dans les
organes.
- Les veines qui ramènent le sang du corps vers le cœur.
- Les veinules qui sont les ramifications de veines, elles ramènent le sang
provenant des organes vers les veines.
- Les capillaires qui sont les plus petits vaisseaux sanguins de l’organisme avec
une paroi très fine qui relie les artérioles aux veinules dans les organes.
Les artères et les veines ne se distinguent pas par la qualité du sang qu’elles transportent mais
par le sens dans lequel s’effectue ce transport.
Exemple : les veines pulmonaires transportent du sang riche en O2 et pauvre en CO2 des
poumons vers le cœur et les artères pulmonaires c’est l’inverse.
I.
Le cœur
a. Anatomie
[Cf. figure 1]
Le cœur est un organe musculaire de forme conique situé à l’intérieur du médiastin qui est la
cavité centrale du thorax. Il repose sur la face supérieur du diaphragme, à l’avant de la
colonne vertébrale et à l’arrière du sternum (c’est un os plat situé sur la face antérieur du
thorax auquel sont relié les côtes et les clavicules). Les deux tiers de sa masse se trouve à
gauche de l’axe médian défini par le sternum, l’autre tiers est à droite. Le cœur se termine par
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un apex qui pointe vers le bas en direction de la hanche gauche. Le cœur est enveloppé dans
un sac fibreux à double paroi appelé péricarde [Cf. figure 2].
La paroi superficiel du péricarde est appelé péricarde fibreux. Le péricarde fibreux recouvre le
péricarde séreux qui est lui-même formé de deux lames. La lame la plus externe est appelé
lame pariétale. La lame la plus interne est appelé lame viscérale. Entre ces deux lames dans la
cavité du péricarde circule un liquide lubrifiant qui permet aux deux lames de glisser l’une par
rapport à l’autre et d’éviter les frictions produites lors des pulsations cardiaques.
La paroi du cœur est composée de trois tuniques richement vascularisées :
- La tunique externe correspond à l’épicarde, elle correspond également à la
lame viscérale du péricarde séreux. Elle contient souvent de la graisse chez les
personnes âgées.
- La tunique intermédiaire du cœur est le myocarde. Le myocarde a une
épaisseur importante, il est formé de cellules musculaires ayant donc la
capacité de se contracter.
- La tunique interne est l’endocarde qui est un revêtement parfaitement lisse qui
diminue les frictions du sang contre les parois cardiaque.
Le cœur se divise en deux moitiés, le cœur gauche en rouge et le cœur droit en bleu. Le cœur
droit envoie le sang désoxygéné vers les poumons et le cœur gauche envoie le sang oxygéné
par les poumons vers le corps. Chaque moitié se divise en deux cavités qui sont l’oreillette et
le ventricule. Il y a donc deux oreillettes, gauche et droite et deux ventricules, gauche et droit :
-
Les oreillettes constituent le point d’arrivé du sang, elles sont de petites tailles
et ont une paroi mince. Elles servent de réservoir au sang qui arrive du corps,
notamment des poumons par l’intermédiaire des veines. Les oreillettes font
passer le sang dans les ventricules situés juste en dessous d’elles.
-
Les ventricules constituent le point de départ du sang. Ils représentent presque
toute la masse du cœur et ont une paroi plus épaisse car ils doivent être plus
puissant que les oreillettes afin de propulser le sang au travers des artères dans
la circulation systémique et pulmonaire.
 Le ventricule droit envoie le sang dans les poumons, à travers la
circulation pulmonaire
 Le ventricule gauche envoie le sang dans le corps à travers la
circulation systémique
Entre les oreillettes et les ventricules se trouve des valves empêchant le reflux sanguin dans
les oreillettes lorsque les ventricules se contractent. Se sont les valves auriculo-ventriculaires.
Le mécanisme d’ouverture et de fermeture de ces valves est basé sur un processus passif qui
résulte des différences de pression de part et d’autre de ces valves :
- Quand le sang se déplace de l’oreillette vers le ventricule, les valves s’ouvrent
car la pression du sang située en amont de la valve est élevée.
- Quand le ventricule se contracte, les valves se ferment en raison de la pression
élevée en aval des valves.
- Puis le sang du ventricule droit est envoyé vers l’artère pulmonaire en direction
des poumons et le sang du ventricule gauche est envoyé vers l’aorte en
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direction du corps (l’aorte correspond à l’artère principal distribuant le sang
vers le corps).
A la jonction entre le ventricule droit et à l’artère pulmonaire principale se
trouve une valve appelé valve pulmonaire.
De la même façon la valve aortique se trouve à la jonction entre le ventricule
gauche et l’aorte.
Ces valves permettent au sang de circuler dans les artères pulmonaire et
aortique suite aux contractions ventriculaires tout en empêchant le reflux
sanguin dans la direction opposé lors du relâchement des ventricules.
Trajet chronologique du sang au travers du cœur :
L’oreillette droite commence par recevoir le sang désoxygéné du corps grâce aux veines caves
supérieur et inférieur. La veine cave inférieure collecte le sang provenant des régions situé en
dessous du diaphragme. La veine cave supérieure collecte le sang provenant des régions situé
au dessus du diaphragme.
Ensuite le sang s’écoule passivement de l’oreillette droite vers le ventricule droit en passant
par la valve auriculo-ventriculaire tricuspide (composée de trois valvules qu’on appelle aussi
cuspides d’où tricuspide). A la fin de se remplissage passif, l’oreillette droite se contracte
pour ajouter encore un peu de sang au ventricule droit. Puis le ventricule droit se contracte
afin de propulser le sang vers l’artère pulmonaire principale au travers de la valve pulmonaire.
L’artère pulmonaire envoie le sang vers les poumons pour qu’il y soit oxygéné et débarrassé
de son CO2.
Une fois passé par les poumons le sang oxygéné est pauvre en CO2, revient vers le cœur en
passant par quatre veines pulmonaires (deux veines pulmonaires proviennent du poumon
gauche et les deux autres du poumon droit).
Les veines pulmonaires transporte le sang jusqu’à l’oreillette gauche. Ce sang s’écoule
passivement de l’oreillette gauche au ventricule gauche en passant par la valve auriculoventriculaire bicuspide qu’on appelle aussi mitrale car elle ressemble à la mitre d’un évêque.
A la fin de ce remplissage passif l’oreillette gauche se contracte pour ajouter encore un peu de
sang au ventricule gauche. Puis le ventricule gauche se contracte, lorsque la pression est assez
élevée pour ouvrir la valve aortique, le sang se précipite dans l’aorte pour débiter le sang à
travers le corps et retourner désoxygéner en fin de circulation vers l’oreillette droite.
Les valves peuvent dysfonctionner de deux façon :
- Elles ne s’ouvrent pas correctement, on parle alors de rétrécissement valvulaire
du soit à un durcissement soit à une obstruction de l’orifice valvulaire, cela
oblige le cœur à se contracter plus fortement qu’il ne devrait.
- Les valves ne se ferment pas correctement, on parle d’insuffisance valvulaire
qui se traduit par un essoufflement au repos ou pendant l’effort, car le cœur est
obligé de pomper sans cesse le même sang.
Dans les deux cas le cœur fourni un surcroit de travail et s’affaiblit au cours du temps. Ces
troubles obligent à remplacer les valves défectueuses par des valves artificielles ou par des
valves provenant d’un cœur de corps ou d’un cœur humain cryoconservé.
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On remarque que le ventricule gauche est plus massif que le ventricule droit, cela s’explique
par le plus grand nombre de vaisseaux sanguins composant la circulation systémique, ce qui
entraine une résistance plus élevée de la circulation systémique par rapport à la circulation
pulmonaire. Par conséquent même si les deux ventricules pompent le même volume sanguin,
le ventricule gauche doit se contracter avec une plus grande force que le ventricule droit afin
de s’opposer à cette résistance et de faire circuler le sang dans le corps.
b. Physiologie cardiaque
-
Le cycle cardiaque :
Il correspond à la contraction des deux oreillettes puis à celle des deux ventricules suivit de
leur relaxation successive. La contraction du muscle cardiaque est appelé systole, la relaxation
du muscle cardiaque est appelé diastole.
Le cycle cardiaque comprend donc deux phases qui ont lieu en alternance : la systole et la
diastole. Au cours d’une systole, le muscle cardiaque (oreillette ou ventricule) chasse le sang
qu’il contient. Au cours d’une diastole le muscle cardiaque se rempli de sang.
Le cycle cardiaque dure environs 0,8 seconde. Il commence par la systole auriculaire qui dure
0,1 seconde, pendant lequel les oreillettes se contractent et comprime le sang contenu dans les
ventricules.
Le cycle cardiaque se poursuit par la systole ventriculaire qui dure 0,3 seconde, les ventricules
chasse le sang qu’ils contiennent dans les artères. En même temps que la systole ventriculaire,
les oreillettes subissent la diastole auriculaire pendant laquelle elle se remplisse de sang.
La systole ventriculaire est immédiatement suivit de la diastole ventriculaire qui dure 0,4
seconde. Lors de celle-ci le sang se déplace librement des oreillettes vers les ventricules. C’est
une phase de remplissage des ventricules.
A la fin de la diastole ventriculaire, les ventricules ne sont remplis qu’à 70% de leur capacité.
Une nouvelle systole auriculaire de 0,1 seconde prend alors le relai afin de compléter le
remplissage, c’est le début d’un nouveau cycle cardiaque.
-
Bruit du cœur :
La fermeture des valves cardiaques, produit des sons appelés bruit du cœur. Il est possible
d’entendre ces bruits avec un stéthoscope posé sur la poitrine. Le rythme de ces bruits est ‘tacpoum’ (+pause).
Le premier bruit correspondant au ‘tac’ est fort, long et résonnant. Il est associé à la fermeture
des valves auriculo-ventriculaires et indique le début de la systole ventriculaire.
Le deuxième bruit correspondant à ‘poum’ est bref et sec. Il est associé à la fermeture des
valves pulmonaires et aortiques et indique le début de la diastole ventriculaire.
L’auscultation cardiaque avec un stéthoscope permet de détecter les bruits supplémentaires
anormaux qui résultent d’une turbulence lors du passage du sang au travers d’une valve. Ces
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bruits supplémentaires sont les souffles cardiaques. Ils sont associés au trouble des valves
évoqués précédemment.
En cas d’insuffisance valvulaire, la valve atteinte ne se fermant pas complètement, il existe un
reflux du sang au travers de celle-ci se traduisant par un sifflement.
En cas de rétrécissement valvulaire, le passage du sang au travers de la valve étant plus
difficile, on entend un son aigu au moment de la systole ventriculaire.
-
Convulsion électrique cardiaque :
Le cœur est richement innervé. On appelle potentiel d’action, l’impulsion qui se propage dans
un neurone puis prend la forme d’une onde électrique qui se dirige vers la surface d’une
cellule en passant par les fibres nerveuses.
Les contractions cardiaques sont stimulées par de tels potentiels d’action en provenance du
système nerveux central. Ces potentiels d’action circulent facilement à la surface des cellules
du muscle cardiaque justement grâce à son importante innervation.
Toutefois certaines cellules du muscle cardiaque (environs 1%) sont capables de provoquer
des potentiels d’action de façon autonome ce qui permet à une petite partie du cœur de se
contracter sans intervention du système nerveux central. Ainsi même lorsqu’on détache le
cœur de toutes ces connections nerveuses, il continu de battre régulièrement comme cela est
constaté au moment des greffes cardiaques.
L’observation microscopique des cellules individuelles du muscle cardiaque montre celle-ci
entrain de se contracter. La fréquence des contractions des cellules du muscle cardiaque est
coordonnée par un tissu conducteur appelé stimulateur cardiaque ou pacemakeur.
Comme le montre la figure 3, le stimulateur cardiaque se situ à la jonction entre l’oreillette
droite et la veine cave supérieur, à l’intérieur d’une zone appelé nœud sino-atrial, noté Nœud
S-A. le pacemaker est composé d’un tissu musculaire spécialisé combinant à la fois des
propriétés musculaire et nerveuse.
Lorsqu’il se contracte il génère un influx électrique qui se propage dans le cœur. Cet influx
correspond à une onde électrique de dépolarisation qui se déplace rapidement pour entrainer
la contraction de l’oreillette droite.
L’oreillette droite transmet ensuite cette onde d’excitation au nœud atriau-ventriculaire (ou
auriculo-ventriculaire), noté nœud A-V qui devient alors actif. Puis ce nœud A-V transmet
l’influx qu’il a reçu au faisceau auriculo-ventriculaire aussi appelé faisceau de His qui sert de
lien électrique entre l’oreillette et le ventricule droit. Puis le faisceau de His se divise en deux
branches distinctes, droite et gauche, qui se ramifient à leur tours en myofibres de conduction
cardiaque, appelés fibres de Purkinje qui se rendent à l’intérieur de chaque ventricule.
Finalement ces fibres entrent en contact avec les cellules cardiaques où elles propagent
l’influx électrique d’une cellule à l’autre sous la forme d’une onde de dépolarisation qui
entraine la contraction des deux ventricules.
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Il existe de nombreuses maladies responsables d’une perturbation de la conduction électrique
cardiaque. Une lésion d’une AV appelé bloc cardiaque peut empêcher la transmission de
l’influx électrique au ventricule. Soit complètement on parle alors de bloc complet (3° degré)
soit partiellement on parle alors de bloc incomplet (1° ou 2° degré).
Dans le cas d’un bloc complet, on implante un pacemaker à rythme fixe qui fourni des influx
électriques réguliers.
Dans le cas d’un bloc incomplet on implante ce que l’on appelle une sentinelle qui est un
stimulateur fournissant des influx électrique ‘à la demande’.
D’autres anomalie peuvent provoquer des irrégularités du muscle cardiaque appelé arythmie
pouvant conduire à la mort par crise cardiaque. Il existe aussi des possibilités de fibrillation
qui sont des séries de contractions cardiaques rapides et irrégulières qui se produisent lorsque
le nœud SA ne régule plus correctement le rythme cardiaque.
Dans ce cas on défibrille le cœur en le soumettant à une secousse électrique intense qui le
dépolarise. On espère alors que le nœud SA retrouvera son fonctionnement normal.
-
l’électrocardiogramme :
Les influx électriques qui traversent le muscle cardiaque engendre des courants électriques
qui grâce au liquide (composé d’eau et d’ions) de l’organisme sont transmit à la surface du
corps.
Il est possible d’amplifier puis d’enregistrer ces courants électriques en plaçant un
électrocardiographe constitué d’électrode sur la peau. L’enregistrement obtenu est un tracé de
l’activité cardiaque qu’on appelle électrocardiogramme que l’on note ECG.
La figure 4 à gauche montre un électrocardiogramme typique. Il est composé de cinq ondes
différentes désignées par les lettres PQSRT. Chaque lettre correspond à un phénomène
électrique particulier se produisant dans le muscle cardiaque.
La première onde, l’onde P, est de faible amplitude et dure environs 0,08 seconde. L’onde P
correspond à la dépolarisation des oreillettes du nœud SA vers le nœud AV. Cette
dépolarisation entraine la contraction des oreillettes c’est la systole auriculaire.
Puis on observe sur l’ECG le complexe QRS constitué des trois ondes QRS et qui dure
environs 0,08 seconde lui aussi. QRS correspond à la dépolarisation des ventricules, les ondes
Q et R préparent la systole ventriculaire qui commence juste après l’onde R au début de
l’onde S. La forme du complexe QRS est compliquée car le parcours de l’onde de
dépolarisation qui se propage dans les ventricules change continuellement.
Lorsque la systole ventriculaire se termine, la cinquième onde, l’onde T, se produit. Elle
correspond à la repolarisation des ventricules et dure environs 0,16 seconde. Cette
repolarisation entraine la relaxation des ventricules, c’est la diastole ventriculaire qui
s’observe à la fin de l’onde T.
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Comme la repolarisation des ventricules est plus lente que leur dépolarisation, l’onde T dure
plus longtemps que le complexe QRS et son amplitude est plus faible. La diastole
ventriculaire dure jusqu’à l’onde R suivante.
Dans un cœur sain, la duré et la succession des différentes ondes sont assez constantes. Toute
irrégularité révèle une anomalie du système de conduction électrique cardiaque [Cf. droite de
la figure 4].
II.
Le système vasculaire
a. Les artères
Les artères ont pour fonction de transporter le sang en provenance du cœur vers le reste du
corps. La pression sanguine est donc particulièrement élevée dans les artères situées à la sortie
du cœur. Parmi les artères on distingue les artères élastiques, les artères musculaires et les
artérioles.
-
Les artères élastiques :
Elles sont situées près du cœur, ce sont l’aorte et les artères pulmonaires gauches et droites.
Elles ont des parois épaisse et ont le plus grand diamètre compris entre 1cm et 2,5cm.
Elles servent de conduit à faible résistance pour le sang qui va du cœur aux artères de taille
moyenne, c’est pourquoi on les appelle aussi artères conductrices ou vaisseaux de résistance.
Elles présentent la plus grande élasticité car elles contiennent plus d’élastine que tous les
autres vaisseaux sanguins. Grâce à cette protéine les artères élastiques supportent et
compensent les grandes variations de pression lié aux systoles et diastoles ventriculaires au
cours desquelles elles s’étirent et se relâchent facilement.
Elles sont également composées de quantité substantielle de cellules de muscle lisse.
-
Les artères musculaires :
Les artères élastiques se ramifient en artères musculaires qui parcourent le reste du corps.
Elles apportent le sang aux divers organes, on les appelle donc les artères distributrices. Leur
diamètre est compris entre 1cm et 0,3mm.
Elles sont composées de davantage de cellules de muscle lisse et de moins de tissus élastiques
que les artères élastiques. Les cellules de muscles lisses leur permettent de modifier leur
diamètre en fonction des besoins.
Elles ont donc un rôle plus actif que les artères élastiques dans la vasoconstriction et la
vasodilatation mais sont moins extensibles.
-
Les artérioles :
Ce sont les plus petites artères avec un diamètre compris entre 0,3mm et 10µm. Suite à des
stimuli nerveux et à des influences chimiques sur le muscle lisse de la paroi le diamètre des
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artérioles peuvent varier ce qui modifie l’approvisionnement sanguin aux lits capillaires
contenu dans les organes.
b. Les capillaires
Ce sont les plus petits vaisseaux sanguins qui permettent de fermer la circulation en
connectant les artérioles aux veinules. Leur diamètre est compris entre 5 et 10µm ce qui
permet seulement de faire passer les globules rouge à la file d’où un faible débit sanguin à
l’intérieur des capillaires. les capillaires ont des parois très fine ce qui permet de faciliter les
échanges des substances entre le sang et le liquide intercellulaire.
c. Les veines
Elles ont pour fonction de renvoyer le sang accumulé dans les lits capillaires du corps vers le
cœur. Le long de ce trajet le diamètre des veines augmentent et leurs parois s’épaississent.
-
Les veinules :
Les plus petites veines sont appelées veinules et proviennent de la réunion de plusieurs
capillaires. Elles ont un diamètre compris entre 8 et 100µm.
-
Les veines :
Les veines ont des parois plus minces et des lumières plus grandes que les artères. Elles sont
aussi plus extensible ce qui permet au sang de s’y accumuler. Jusqu’à 80% du sang peut se
trouver stocker dans les veines. De ce fait la pression sanguine veineuse est plus faible que la
pression sanguine artérielle.
La capacité de stockage des veines explique qu’on les appelle vaisseaux de capacité. Pour
favoriser le retour du sang veineux vers le cœur les veines sont dotées d’adaptation
structurale.
Parmi ces adaptations, le grand diamètre de leur lumière offre peut de résistance à
l’écoulement du sang, une autre adaptation est l’existence de valves qui empêche le sang de
revenir en arrière, on parle de flux unidirectionnelle de la circulation veineuse vers le cœur
[Cf. figure 5].
Les valves veineuses sont particulièrement nombreuses dans les membres où la gravité
s’oppose à la remontée du sang. Chez certaines personnes ayant des veines très extensible, les
valves ne suffisent plus à empêcher le retour en arrière du sang, ce qui provoque des varices,
c'est-à-dire des veines dilatées et tortueuses. Il est alors prescris à ces personnes de porter des
collants de contention afin de comprimer les membres, il est également conseiller de lever
régulièrement les jambes au dessus du cœur.
Enfin les compressions et les relâchements des muscles squelettiques autours des veines
favorisent la circulation veineuse. Quand les muscles se contractent les veines sont
comprimées et le sang circule plus facilement. La respiration contribue également au retour
veineux, les muscles impliqués dans la ventilation créent des succions ayant pour effet
d’attirer l’air dans les poumons, cette succion favorise la montée du sang dans la poitrine et
augmente le retour veineux vers l’oreillette droite.
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III.
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Physiologie de la circulation
La pression sanguine est la force par unité de surface que le sang exerce sur la paroi des
vaisseaux sanguins. On appelle pression artérielle la pression sanguine dans la circulation
systémique en particulier dans les grosses artères situées près du cœur.
Pendant la systole, lorsque le cœur se contracte, la pression artérielle augmente. Pendant la
diastole lorsque le cœur se relâche la pression artérielle diminue. Toutefois comme il reste
encore un peut de sang dans les artères avant la prochaine systole, la pression artérielle n’est
jamais tout à fait égale à zéro.
La pression artérielle maximale est observée dans l’aorte lors de l’expulsion du sang par le
ventricule gauche, donc cette pression est appelée pression systolique elle est noté PS et vaut
120mm de Hg.
La pression artérielle minimale observée dans l’aorte lors de la diastole est appelée pression
diastolique, est notée PD et vaut 70mm de Hg.
La pression différentielle est la différence entre la pression systolique et la pression
diastolique, elle vaut 50mm de Hg.
Comme la diastole dure plus longtemps que la systole, la pression artérielle moyenne noté
PAM ne peut être égale à la moyenne des pression systolique et diastolique. Donc on calcule
la pression artérielle moyenne grâce à la formule :
Les changements de pression artérielles au cours du cycle cardiaque sont mesurées dans la
grosse artère du bras avec un appareil appelé sphygmomanomètre associé à un stéthoscope.
Le sphygmomanomètre est un brassard gonflable que l’on place en haut du bras, on met le
stéthoscope en dessous du brassard, ensuite on ferme le sphygmomanomètre et on le gonfle.
Le fait de le gonfler autours du bras permet de comprimer la grosse artère du bras.
Lorsque la pression imposée à l’artère est supérieure à la pression systolique dans celle-ci le
flux du sang dans l’artère s’arrête. A ce moment là on n’entend plus le pouls qui est l’onde de
pression transmise à toutes les artères lors de la contraction et du relâchement de celle-ci qui
ont lieu à chaque cycle cardiaque.
On dégonfle donc le sphygmomanomètre ce qui diminue la pression imposée à l’artère
lorsque la pression systolique dans l’artère est de nouveau supérieure à la pression imposée,
l’artère s’ouvre un peu, laisse s’écouler un peu de sang pendant un cours lapse de temps. Cet
écoulement se traduit par un son entendu grâce au stéthoscope. La valeur indiquée sur le
manomètre lorsque le son est perceptible correspond à la pression systolique.
Lorsque le sphygmomanomètre continu de se dégonfler le son disparait progressivement au
stéthoscope. La valeur indiquée sur le manomètre lorsque le son disparait est la pression
diastolique.
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La mesure de la pression artérielle par cette méthode est précise à 90%.
Le pouls permet de connaitre la fréquence cardiaque notée FC. La fréquence cardiaque est le
nombre de battement cardiaque par minute. Pour sentir le pouls des artères du poignet, il faut
poser les doigts sur la peau qui les recouvre puis les appuyer fermement pour presser
fortement les artères contre l’os du poignet. Le pouls ne peut s’entendre que pendant la
systole, car le sang provenant de la contraction des ventricules reflux à travers les artères ce
qui est ressenti comme une pulsation dans le poignet.
Pour un être humain au repos, la fréquence du pouls est comprise entre 65 et 80 battements
par minute. Pour des personnes faisant régulièrement de l’exercice, cette fréquence est plus
faible.
Le débit cardiaque noté DC est le volume sanguin éjecté par chaque ventricule en une minute.
avec VS le volume systolique. DC en mL/min, FC en batt/min et VS en
mL/batt.
Le volume systolique est le volume sanguin éjecté par un ventricule à chaque fois qu’il se
contracte, c'est-à-dire à chaque battement cardiaque.
Le volume systolique moyen est de 70mL/batt.
Pour une fréquence cardiaque moyenne de 75batt/min au repos, le débit cardiaque est donc de
5,25L/min.
Le volume sanguin normal d’un adulte étant d’environs 5L, cela signifie que la totalité du
sang passe dans les deux cœurs en une minute. Au cours d’une durée de vie moyenne le cœur
pompe donc plus de 400 millions de litre de sang.
IV.
Régulation de la circulation
a. Régulation de la fréquence cardiaque
Le mécanisme principal de régulation de la fréquence cardiaque est dû au système nerveux
central. Lors de stress émotionnel physique, le système nerveux est activé de sorte qu’il
envoie un signal aux glandes surrénales (au niveau des reins) qui libèrent alors une hormone
appelée noradrénaline.
L’activation du système nerveux provoque aussi la libération de l’hormone adrénaline par des
glandes surrénales. Ces hormones activent le nœud SA du cœur qui augmente en retour la
fréquence de ses potentiels d’actions d’où une accélération du rythme cardiaque.
b. Régulation de la circulation
Le sang doit circuler uniformément de la tête au pied pour assurer le bon fonctionnement des
organes. Pour cela l’organisme doit réguler la pression artérielle dans la circulation
systémique. Il y a trois types de mécanisme de régulation de la pression artérielle :
- Nerveux
- Chimiques
- Rénaux
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-
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Les mécanismes nerveux :
Ils s’opposent aux variations ponctuelles de la pression artérielle en modifiant la résistance
périphérique des vaisseaux sanguins. La plupart de ces mécanismes nerveux agissent à cours
terme par plusieurs intermédiaires qui sont le centre vasomoteur, des barorécepteurs et des
chimiorécepteurs.

Le centre vasomoteur :
C’est un amas de neurones situé dans le bulbe rachidien qui régie les changements de
diamètre des vaisseaux sanguins.

Les barorécepteurs :
Ce sont des récepteurs de pression situé dans les artères carotide et aorte et dans toutes les
grosses artères du cou et du thorax. Ces artères élastiques sont très extensibles et donc lorsque
la pression artérielle augmente les barorécepteurs s’étirent.
En s’étirant ils envoient un influx au centre vasomoteur ce qui provoque l’inhibition de celuici, ce qui entraine la vasodilatation des vaisseaux sanguins et diminue donc la pression
artérielle.
Inversement une diminution de la pression artérielle provoque une vasoconstriction des
vaisseaux sanguins, d’où une augmentation de la pression artérielle.

Les chimiorécepteurs :
Ils sont situés près des barorécepteurs, ils sont sensibles aux teneurs en O 2 et en CO2 et donc
au pH dans le sang.
Lorsque la teneur en O2 ou le pH dans le sang diminue ou encore lorsque la teneur en CO2
dans le sang augmente les chimiorécepteurs transmettent des influx qui augmentent le débit
cardiaque.
Ces influx activent aussi le centre vasomoteur qui déclenche la vasoconstriction des vaisseaux
sanguins, il s’ensuit une élévation de la pression artérielle qui accélère le retour veineux au
cœur et aux poumons.
-
Les mécanismes chimiques :
Ils utilisent de nombreuses substances véhiculées par le sang. Ces substances sont des
hormones parmi lesquelles on trouve :

Les hormones libérées par les glandes surrénales :
L’adrénaline et la noradrénaline qui entraine la vasoconstriction des vaisseaux sanguins de la
circulation systémique.

L’hormone antidiurétique :
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Elle est notée ADH, est sécrétée par l’hypothalamus lorsque la pression artérielle baisse
fortement, c'est-à-dire par exemple en cas d’hémorragie, elle participe alors au rétablissement
de la pression artérielle en provoquant une intense vasoconstriction.

L’angiotensine :
Sa production est déclenchée par la libération par les reins d’une enzyme appelée rénine.
L’angiotensine entraine aussi une intense vasoconstriction des vaisseaux sanguins qui rétablit
la pression artérielle. Elle stimule aussi la libération d’aldostérone qui elle-même déclenche la
libération d’ADH. Ces deux hormones agissent sur la régulation à long terme de la pression
artérielle en augmentant le volume sanguin.
-
Les mécanismes rénaux :
Ce sont des mécanismes à long terme, ils corrigent les variations de pression artérielle en
régulant le volume sanguin. En effet, l’augmentation du volume sanguin entraine une hausse
de la pression artérielle tandis ce que la diminution du volume sanguin entraine une
diminution de la pression artérielle. Il existe deux types de mécanisme rénaux : direct et
indirect.
Le mécanisme rénal direct modifie le volume sanguin, lorsque celui-ci augmente et que la
pression artérielle augmente la vitesse à laquelle les liquides passent de la circulation sanguine
aux reins s’accélère. Dans ce cas les reins éliminent plus de liquide sous forme d’urine. Donc
le volume sanguin et la pression artérielle diminuent en retour.
A l’inverse, lorsque le volume sanguin et la pression artérielle diminue les reins retiennent
l’eau et la renvoie dans la circulation afin de faire augmenter le volume sanguin et la pression
artérielle.
Le mécanisme rénal indirect fait intervenir le système rénine angiotensine. Lorsque la
pression artérielle diminue les reins libèrent la rénine dans le sang. Celle-ci déclenche la
production d’angiotensine qui entraine la vasoconstriction des vaisseaux sanguins et stimule
la libération d’aldostérone. L’aldostérone à son tour déclenche la libération d’ADH qui
stimule la réabsorption d’eau. L’aldostérone favorise aussi la réabsorption rénale des ions
sodium. Ces deux phénomènes se traduisent par une augmentation du volume sanguin et de la
pression artérielle.
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Chapitre 3 : La digestion
Elle a pour objectif de traiter les aliments et d’absorber les molécules nutritives qui en
résultent en vu de leur utilisation par les cellules des tissus. Les organes du système digestif
reçoivent les aliments, les digèrent, les absorbent et éliminent les résidus non digestibles. Le
système digestif ressemble à une chaine de démontage sur laquelle la nourriture est propulsée
puis dégradée progressivement par des enzymes digestibles.
I.
Le système digestif
Il est composé d’organe que l’on peut diviser en deux groupes : les organes du tube digestif et
les organes digestifs annexes [voir figure 1].
Le tube digestif commence par un premier organe qui est la bouche ouverture par laquelle
sont ingérés les aliments. Elle se prolonge par la cavité buccale dans laquelle les aliments sont
broyés par les dents. La mastication facilite la déglutition qui est l’action d’avaler et augmente
la surface de contacte des aliments avec les enzymes digestives contenues dans la salive.
Lorsque les aliments se trouvent dans la cavité buccale, un réflex nerveux déclenche la
sécrétion de salive par des glandes salivaires. La salivation peut aussi être anticipatoire et
résulter de certains stimuli (odeur et vu). Un être humain sécrète environs 1 litre de salive par
jour.
Outre des enzymes digestives, la salive contient de la mucine glycoprotéine protégeant la
muqueuse de la cavité buccale lubrifiant les aliments pour faciliter la déglutition. La salive
contient aussi des substances tampons qui neutralisent l’acidité de la cavité buccale évitant
ainsi les carries dentaires et des agents antibactériens qui éliminent les nombreuses bactéries
ingérées en même temps que les aliments.
Puis les aliments entre dans le pharynx, ils traversent ensuite l’œsophage puis circulent dans
la suite du tube digestif où ils sont progressivement digérés. Ils rencontrent alors l’estomac,
cavité de stockage où la nourriture commence à être broyée par pétrissage puis véritablement
digérée.
La nourriture passe ensuite dans l’intestin grêle où elle continue d’être réduite en bouillie,
c’est dans l’intestin grêle que se produit la majeure partie de la digestion. Le pancréas et les
glandes duodénales situées dans la muqueuse intestinale sécrètent pour cela des enzymes
digestives.
Puis le gros intestin ou côlon recueille l’eau, les ions issus de la digestion et stocke les fèces
jusqu’à ce qu’ils soient évacués.
Enfin le rectum situé près de la sortie du tube digestif facilite l’élimination des déchets solides
non digérés constituant les fèces au travers d’un orifice appelé anus.
Parce que le tube digestif s’ouvre sur l’extérieur par ses deux extrémités au niveau de la
bouche et de l’anus, les molécules nutritives provenant de la digestion, n’entre réellement à
l’intérieur de l’organisme, qu’après avoir traversé l’épithélium du tube digestif pour être
absorbé par les cellules des tissus.
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L’absorption des molécules nutritives par la paroi intestinale est optimisée par la grande
surface de celle-ci [Cf. figure 2].
La muqueuse intestinale présente de nombreux plis circulaires, chaque pli circulaire porte un
grand nombre de villosités en forme de doigts et chaque villosité est recouverte de
microvillosité qui augmente à leur tour considérablement la surface d’absorption avec les
molécules nutritives.
Les organes digestifs annexes sont la langue, les dents, la vésicule biliaire et les glandes
digestives. Par définition les glandes sont des organes dont la principale fonction est de
produire des substances destinées à être sécrétées. Les glandes digestives sont les glandes
salivaires, le foie, le pancréas, les glandes gastriques qui se trouvent dans la muqueuse
gastrique et les glandes duodénales qui se trouvent dans la muqueuse intestinale.
Les glandes digestives sont situées à l’extérieur du tube digestif. Elles sécrètent des sucs
digestifs qui sont transmis au tube digestif par l’intermédiaire de conduits.
II.
Enzymes digestives
[Cf. figure 3]
Elles assurent la dégradation des grosses macromolécules en petite sous unité plus simple.
Toutes ses enzymes procèdent à la dégradation digestive en cassant la structure chimique des
macromolécules au cours de réaction d’addition mettant en jeu des molécules d’eau, ce sont
donc des hydrolases.
Les enzymes digestives sont classées en fonction de la nature du substrat qu’elles hydrolysent.
Exemple : les protéases hydrolysent les protéines, les lipases hydrolysent les graisses, les
polysaccharidases hydrolysent les glucides.
On ajoute le préfixe « exo » ou « endo » selon que l’enzyme attaque la macromolécule par
l’extérieur ou par l’intérieur de celle-ci. Afin de ne pas auto digérer le milieu dont elles
proviennent les enzymes digestives sont d’abord produites sous la forme d’un précurseur
inactif connu sous le nom de zymogène.
Les zymogènes sont ensuite activées par un changement de pH ou sous l’action d’une autre
enzyme. La paroi du tube digestif sécrète du mucus qui la protège de l’auto digestion par les
enzymes digestives.
III.
Structure de l’intestin
L’intestin est un tube de structure identique sur toute sa longueur. La paroi de l’intestin et
celle de l’ensemble du tube digestif est constituée de quatre couches de type cellulaire
différent. Ces couches sont des tuniques.
En partant de la lumière du tube intestinale on trouve la première tunique recouvert par des
villosités, il s’agit de la muqueuse. La muqueuse a deux fonctions principales :
- Sécréter les enzymes digestives, le mucus qui la protège et des hormones
- Absorber des molécules nutritives résultant de la digestion
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Sous la muqueuse se trouve la deuxième tunique appelé sous-muqueuse. La sous muqueuse
contient les vaisseaux sanguins apportant les molécules nutritives absorbées au reste du corps
ainsi que des nerfs sensoriels et moteurs.
[Cf. figure 4]
Puis on trouve deux couches de cellules musculaires lisses constituant la troisième tunique
appelée musculeuse.
- La première couche est une musculeuse circulaire qui provoque la contraction
du tube intestinale dans sa largeur.
- La deuxième couche est une musculeuse longitudinale capable de contracter le
tube intestinal dans sa longueur.
Remarque :
Dans l’estomac on trouve une couche musculaire supplémentaire, située juste avant la
musculeuse circulaire et donc juste après la sous muqueuse, cette musculeuse est composée de
muscle à orientation oblique.
Un réseau de nerf coordonne les différentes régions de la musculeuse.
Enfin une quatrième tunique fibreuse entoure l’intestin et a un rôle protecteur, il s’agit de la
séreuse. Elle est formée par le péritoine viscéral.
Puis l’ensemble du tube intestinal est contenu dans le péritoine pariétal.
Entre les deux péritoines se trouve la cavité péritonéale qui est un mince espace contenant le
liquide sécrété par la séreuse.
IV.
Déplacement des aliments le long du tube digestif
Les aliments sont broyés par les dents puis mélangés aux sécrétions des glandes salivaires. La
langue façonne les aliments en une boule appelée bol alimentaire qu’elle pousse au fond de la
cavité buccale [Cf. figure 5].
Puis se produit la déglutition déclenchée volontairement par des nerfs sensoriels et qui
comprend deux étapes :
- L’étape orale
- L’étape pharyngo-œsophagienne
Au cours de l’étape orale, le bout de la langue se contracte contre le palais osseux pour
propulser le bol alimentaire vers l’oropharynx à ce moment là, l’épiglotte ferme le larynx.
Au cours de l’étape pharyngo-œsophagienne, un phénomène de péristaltisme provoque la
contraction des muscles lisses de l’œsophage ce qui comprime le bol alimentaire dans
l’œsophage et l’envoie vers l’estomac.
Le péristaltisme est l’ensemble des contractions musculaires permettant la progression du
contenu d’un organe creux à l’intérieur de cet organe.
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A la jonction entre l’œsophage et l’estomac se trouve un anneau épais de muscles appelé
sphincter œsophagien qui reste fermé une fois que la nourriture est dans l’estomac. Grace à se
sphincter la nourriture ne peut normalement pas se déplacer en sens inverse sauf en cas de
vomissement par des valves péristaltique entrainent l’ouverture du sphincter permettant la
remonté de la nourriture.
On trouve d’autre sphincter le long du tube digestif. Le pylore contrôle le passage de la
nourriture de l’estomac vers l’intestin grêle. Un autre sphincter important entour l’anus.
V.
La digestion
C’est un processus long et lent qui commence dans la cavité buccale par l’action de l’amylase.
C’est une enzyme présente dans la salive sur les sucres présents sous forme d’amidon dans la
nourriture broyée par les dents.
L’amylase coupe les liaisons chimiques qui relient les atomes de carbone dans les
macromolécules de glycogène et d’amidon. Cette enzyme coupe seulement une liaison sur
deux donc le produit de la digestion de l’amidon dans la cavité buccale est un disaccharide
appelé maltose.
L’estomac stocke la nourriture ce qui évite d’avoir à se nourrir constamment. Il peut contenir
jusqu’à deux litres d’aliments et de liquides. Les muscles de l’estomac se contractent assurant
le pétrissage du contenu stomacal et des sucs gastriques. Le contenu stomacal constitue alors
le chyme.
L’estomac poursuit la digestion commencée dans la cavité buccale grâce aux sucs gastriques
sécrétés par des cellules situées dans les creux gastriques, cellules qu’on appelle glandes
gastriques [Cf. figure 6].
Parmi les sucs gastriques on trouve l’acide chlorhydrique et une enzyme appartenant aux
endopeptidases appelée pepsine. La pepsine dégrade les protéines en polypeptides. L’acide
chlorhydrique maintien le pH dans l’estomac entre 1 et 3, ce qui active la conversion du
zymogène de la pepsine que l’on appelle donc pepsimogène en pepsine.
A pH acide la pepsine a une action digestive optimale, de plus, l’acidité facilite la dissolution
des substances contenues dans le chyme et tue la plupart des bactéries qui s’y trouvent encore.
Le mucus sécrété par la muqueuse stomacale protège l’estomac de l’usure et de la digestion
par l’HCl et la pepsine.
La pepsine hydrolyse les protéines sans toutefois réussir à rompre les liaisons peptidiques qui
relient les acides aminés entre eux puis l’estomac pousse le chyme vers l’intestin grêle grâce à
des contractions péristaltiques. Ces contractions entrainent l’ouverture du pylore ce qui
permet au chyme d’entrer dans l’intestin grêle.
Il faut quatre heures à l’estomac pour vider son contenu dans l’intestin grêle. Dans l’intestin
grêle la digestion des sucres commencés dans la cavité buccale se poursuit et celle des
graisses commencent.
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L’intestin grêle doit son nom à son faible diamètre, il est très long, mesure 6m environs,
possède une très grande surface d’absorption qui est d’environs 550m2 grâce aux villosités et
aux microvillosités au travers desquelles il absorbe les molécules nutritives. Il est composé de
trois parties :
- Le duodénum qui est le siège principal de la digestion
- Les deux autres parties appelé respectivement jéjunum et iléon réalise 90% de
l’absorption des molécules nutritives
Les enzymes responsable de la digestion dans l’intestin grêle ne sont pas seulement produites
par celui-ci, deux glandes externe au tube digestif ont également un rôle, ce sont le pancréas
et le foie.
Le pancréas est une glande assez volumineuse situé juste au dessous de l’estomac [Cf. figure
1] il produit une grande quantité d’enzymes digestives différentes qu’il transmet à l’intestin
grêle par l’intermédiaire du conduit pancréatique. Comme dans l’estomac, les enzymes
digestives produites par le pancréas le sont sous une forme zymogène.
Exemple : le trypsinogène qui est la forme inactive de la trypsine.
Une fois dans le duodénum le trypsinogène est activé par l’enzyme antérokinase produite par
les parois duodénales. La trypsine participe à la dégradation des protéines en peptides,
dégradation initiée dans l’estomac. Le pancréas sécrète aussi de l’amylase pancréatique qui
poursuit la dégradation de l’amidon commencée dans la cavité buccale.
Il sécrète aussi de la lipase qui effectue dans l’intestin grêle la dégradation des graisses en
acides gras et glycérols, la nucléase qui effectue la dégradation dans l’intestin des acides
nucléiques en nucléotides. Enfin le pancréas sécrète une substance riche en ions bicarbonates
qui neutralisent le pH acide du chyme provenant de l’intestin grêle. Le pH neutre ou basique
qui en résulte permet le fonctionnement optimal des enzymes digestives dans l’intestin grêle.
Le foie synthétise la bile qui émulsifie les graisses afin de faciliter leur digestion dans
l’intestin grêle par les lipases. La bile est soit transmise au duodénum par l’intermédiaire du
conduit hépatique, soit stockée dans la vésicule biliaire puis transmise à l’intestin par celle-ci
grâce au conduit cystique.
Les conduits hépatique et cystique se réunissent ensuite en un conduit commun appelé conduit
cholédoque qui rejoint le duodénum.
VI.
Absorption des produits de la digestion
C’est dans la suite de l’intestin grêle, c'est-à-dire jéjunum et iléon que se déroule l’absorption
des molécules nutritives et des ions inorganiques issus de la digestion. La majeure partie des
ions inorganiques (calcium, sodium, fer, etc.) traversent la muqueuse intestinale par transport
actif grâce à des transporteurs membranaires spécifiques pour atteindre la sous-muqueuse puis
la circulation sanguine.
Les acides gras et les mono-glycérides provenant des graisses digérées par les lipases sont
liposolubles dans les membranes des villosités intestinales. Ils peuvent donc diffuser
passivement dans les cellules de la muqueuse intestinale. Dans ces cellules il se transforme en
triglycéride incorporé dans des particules hydrosolubles constituant les chylomicrons. Les
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chylomicrons passent ensuite dans les vaisseaux lymphatiques de la sous-muqueuse puis dans
la circulation sanguine. Puis le péristaltisme de l’intestin grêle envoie la matière restant
encore dans le chyme vers le gros intestin ou colon.
Cette matière est quasiment dépourvue de substances nutritives mais elle contient encore des
ions inorganiques ainsi que de l’eau. Le colon absorbe donc l’eau et les ions et produit les
fèces à partir des matières indigestes apportés par l’intestin grêle. Enfin les fèces sont stockées
dans la dernière partie du colon puis excrété de façon périodique en passant par le rectum puis
l’anus.
VII.
Régulation de la digestion
Les fonctions digestives peuvent être contrôlées par le système nerveux central ainsi que par
certaines hormones.
Le fait de saliver à la vu ou à l’odeur des aliments ou bien de déglutir, sont des actions
contrôlées par le système nerveux central. Toutefois le système digestif possède aussi un
système nerveux qui lui est propre, des messages nerveux peuvent donc passer d’une région à
l’autre du système digestif sans faire intervenir le système nerveux central.
Ainsi lorsque l’estomac est rempli de nourriture, l’activité du colon est stimulée ce qui se
traduit par le déplacement des matières nutritives le long de l’intestin. Ce reflex nerveux est
appelé réflex gastro-colique.
Les hormones contrôlent aussi de nombreuses fonctions digestives. Parmi ces hormones, la
sécrétine et la cholécystokinine (CCK) sont des hormones produites par la muqueuse de
l’intestin grêle.
Elles stimulent la sécrétion d’enzyme digestive par le pancréas. Elles peuvent aussi ralentir
les contractions de l’estomac afin qu’il diminue son apport en chyme vers l’intestin grêle. La
sécrétine stimule aussi la production de bile par le foie. La CCK stimule ensuite la libération
de bile accumulée dans la vésicule biliaire vers le duodénum. Enfin l’estomac sécrète une
hormone appelé gastrine qui stimule ces contractions et la production et la sécrétion de sucs
gastriques lorsqu’il contient de la nourriture.
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Chapitre 4 : Excrétions
Le liquide interstitiel est le liquide qui rempli l’espace existant entre les capillaires
sanguins et les cellules. Ce liquide facilite les échanges de molécules nutritives et de déchets
entre les capillaires sanguins et les cellules. Le liquide interstitiel est drainé par des capillaires
spécifiques appelés capillaires lymphatiques où ils constituent ce que l’on appelle la lymphe.
La lymphe est ensuite acheminée vers le cou où elle intègre le sang enformant le
plasma sanguin au niveau de la veine sub-claviaire gauche. Le sang est donc principalement
constitué de liquide interstitiel. Celui-ci répond à tous les besoins des cellules de l’organisme,
il contribue à l’approvisionnement des cellules en O2 et en nutriments. Il se caractérise par sa
composition spécifique en soluté et en eau.
L’excrétion permet à l’être humain d’éliminer les déchets métaboliques s’accumulant
dans le liquide interstitiel et ainsi de réguler la composition de celui-ci.
I.
Equilibre hydrique
Quand le liquide interstitiel contient moins de soluté que le liquide intracellulaire, l’eau
pénètre dans la cellule qui gonfle et peuvent éclater par osmolyse. Dans le cas inverse, les
cellules perdent leur eau et se rétractent.
La pression osmotique du liquide interstitiel joue donc un rôle déterminant dans le volume
et la pression osmotique du milieu intracellulaire. On peut dire que le liquide interstitiel
détermine l’équilibre hydrique des cellules.
II.
Principe général de l’excrétion
Le volume, la composition donc la pression osmotique du liquide interstitiel sont régulés
par des organes excréteurs grâce à des processus de filtration et de réabsorption. Ces organes
éliminent les molécules en excès dans le liquide interstitiel tel que le NaCl et préservent celles
qui sont utiles tel que le glucose et les acides aminés.
La filtration et la réabsorption du liquide interstitiel ont lieu lors de son passage au travers
d’un système de tubule contenu dans les organes excréteurs. Lorsque le liquide passe au
travers des tubules sa composition est modifiée ce qui aboutie à la formation d’un déchet
fluide appelé urine qui doit être éliminé.
Cette modification de la composition du liquide interstitiel résulte de deux phénomènes
qui sont la sécrétion puis la réabsorption des molécules de soluté par les cellules des tubules.
III.
Produit de l’excrétion
Le métabolisme des sucres et des lipides aboutis à la formation d’H2O et de CO2
facilement éliminé de l’organisme. En revanche le métabolisme des protéines et des acides
nucléiques produit des déchets azotés supplémentaires.
La plupart de ces déchets s’accumulent dans le liquide interstitiel sous forme d’ammoniac
NH3, particulièrement toxique. L’ammoniac doit donc être éliminé, pour cela il est converti en
urée ou en acide urique, l’urée étant le principal déchet azoté. Un autre déchet azoté est la
créatinine provenant de la dégradation de la créatine un des constituants du tissu musculaire.
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L’excrétion d’une solution faiblement concentré en déchet azoté, donc contenant une
proportion importante d’eau, pourrait aboutir à une trop forte perte hydrique. C’est la raison
pour laquelle nous produisons une urine hypertonique (très concentré en soluté) qui permet de
conserver le maximum d’eau dans l’organisme pendant l’excrétion.
IV.
Le rein et le néphron
a. Le rein
Les organes excréteurs qui débarrassent le sang des déchets azotés et participent à
l’osmorégulation du liquide interstitiel sont les reins. Nous possédons un système excréteur
composé d’une paire de rein, de vaisseaux sanguins qui les alimentent et de structures
transportant l’urine formée hors de l’organisme.
Les reins sont des organes mesurant une dizaine de centimètres de long et ayant la forme
d’un haricot. Chaque rein évacue l’urine qu’il produit grâce à un canal appelé uretère qui
conduit à la vessie où l’urine est stockée jusqu’à ce qu’elle soit éliminée par un autre canal
appelé urètre [Cf. figure 1].
Le rein est composé de trois parties distinctes :
- La première partie la plus externe est le cortex rénal. Le cortex rénal recouvre
la deuxième partie du rein.
- La deuxième partie du rein est la médulla rénale. Elle contient des expansions
tissulaires appelées pyramides rénales. La base de chaque pyramide est
orientée vers le cortex tandis ce que la pointe est tournée vers l’intérieur du
rein.
- La troisième partie du rein situé entre l’uretère et les pyramides est appelé
pelvis rénal ou bassinet.
Le sang se dirige vers les reins au travers de l’aorte qui se divise en deux artères rénales.
Chaque artère rénale apporte du sang à chaque rein. Le sang traité par chaque rein en repart
grâce à une veine rénale, il y a donc deux veines rénales qui se réuniront ensuite au niveau de
la veine cave inférieure. Les artères et les veines rénales se ramifient dans chaque rein en de
nombreuses artérioles et veinules rénales.
b. Le néphron
Chaque rein est constitué de plus d’un millions de minuscules unités fonctionnelles appelées
néphrons. Chaque néphron comprend une partie vasculaire et une partie tubulaire [Cf. figure
1].
La partie vasculaire est formée de deux réseaux capillaires :
- Le premier réseau forme un ensemble dense de capillaires constituant le
glomérule. Le sang arrive au glomérule par l’artériole afférente et en repart par
l’artériole efférente.
- Puis l’artériole efférente se ramifie en un deuxième réseau de capillaire qui
entoure la partie tubulaire du néphron qu’on appelle tubule rénal ce deuxième
réseau de capillaire est donc appelé capillaire péri-tubulaire.
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Le tubule rénal débute par la capsule de Bowman qui contient le glomérule. Le glomérule et
la capsule de Bowman constitue ce que l’on appelle le corpuscule rénal.
Les cellules qui tapissent la face interne de la capsule de Bowman sont appelées podocytes.
Les podocytes sont en contacte direct avec les capillaires glomérulaires. Les podocytes
portent de nombreuses digitations très fines que l’on appelle pédicelles. Les pédicelles
assurent un contact optimal avec les capillaires glomérulaires.
L’endothélium des capillaires glomérulaires est percé de nombreux pores. De plus les
podocytes forment des fentes de filtrations encore plus petites que les pores de ces capillaires.
La combinaison de ces deux paramètres permet de filtrer le sang afférent.
- Tout d’abord en empêchant le passage des cellules sanguines et des grosses
molécules telles que les protéines plasmatiques.
- Puis d’autre part en laissant passer l’eau et les petites molécules telles que
l’urée, le glucose, les acides aminés et les vitamines.
L’énergie que coute cette filtration glomérulaire est fournie par la pression du sang artériel
afférent. La filtration glomérulaire est un processus non sélectif donc toutes les substances de
taille adéquate pour traverser la paroi capillaire sous l’action de la pression artérielle se
retrouvent dans les tubules rénaux.
Le filtra glomérulaire obtenu de composition presque identique à celle du plasma sanguin, à
l’exception des protéines plasmatiques qui ont été retenues par le glomérule, constitue la
matière première à partir de laquelle les tubules rénaux vont produire l’urine.
Pour cela le filtra glomérulaire commence par pénétrer dans le tubule rénal, le long de celui-ci
certaines molécules du filtra sont réabsorbées par les cellules tubulaires, tandis ce que d’autres
molécules sont sécrétées par ces cellules pour aller dans le filtra.
Ainsi l’urine qui quitte le rein à une composition différente du filtra glomérulaire. Les
capillaires péri-tubulaires ont pour fonction d’apporter au tubule rénal les molécules qui ont
été retenues par le glomérule et qui doivent être éliminées par sécrétion dans le fluide
tubulaire.
Les capillaires péri-tubulaires doivent aussi emporter les molécules réabsorbées par le tubule
rénal pour les réintroduire dans la circulation sanguine.
Chaque tubule rénal est composé de trois parties [Cf. figure 3] :
- Le tubule contourné proximal noté TCP.
- Anse du néphron ou encore anse de Henlé, cette anse a une branche
descendante qui s’enfonce dans la médulla et une branche ascendante qui
remonte vers le cortex.
- La branche ascendante se termine par la troisième partie du tubule rénal appelé
tubule contourné distal noté TCD.
Les glomérules, les TCP, les TCD de tous les néphrons sont contenus dans le cortex tandis-ce
que l’anse de Henlé reste dans la médulla. Enfin le TCD déverse son fluide tubulaire dans un
tubule collecteur qui reçoit aussi le fluide tubulaire d’autres tubules rénaux.
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Les nombreux tubules collecteurs du rein déversent ensuite l’urine qu’ils contiennent dans le
bassinet qui débouche dans l’uretère.
Les artérioles provenant d’une artère rénale émettent de nombreuses ramifications dans le
cortex. Ainsi une même artériole afférente peut apporter du sang à plusieurs glomérules. Une
artériole efférente draine ensuite le glomérule et donne naissance aux capillaires péritubulaires.
Certain de ces capillaires forment des vaisseaux sanguins constituant les vasa-recta qui
s’enfoncent dans la médulla parallèlement aux anses de Henlé et aux tubules collecteurs. Tous
les capillaires péri-tubulaires d’un même néphron se rejoignent en une même veinule, enfin
toutes les veinules se rassemblent en une seule veine rénale.
V.
Physiologie de l’excrétion : formation de l’urine
La régulation de la composition du liquide interstitiel et la formation de l’urine qui en résulte
dérivent de trois processus qui sont :
- La filtration glomérulaire.
- La réabsorption et la sécrétion qui ont lieu dans les tubules rénaux.
Le volume de sang filtré au cours de la filtration glomérulaire est de 180 litres par jours alors
qu’en urine normalement 1 à 1,8 litre par jour, ce qui signifie que 98 à 99% du volume filtré
par le glomérule est ensuite réabsorbé par les tubules rénaux.
La réabsorption à lieu juste après la filtration glomérulaire dès que le filtra glomérulaire
pénètre dans le tubule contourné proximal pour devenir le fluide tubulaire.
Les TCP réabsorbent les nutriments organiques comme le glucose et les acides aminés qui
n’apparaitront donc plus dans l’urine. En revanche certaines substances ne sont pas
réabsorbées notamment celles provenant du métabolisme des protéines et des acides
nucléiques c'est-à-dire l’acide urique, la créatinine et une partie de l’urée (50%).
La réabsorption est un processus sélectif basé soit sur la diffusion (eau) soit sur le transport
actif (glucose, acides aminés, vitamines) qui a lieu principalement au niveau du TCP.
Le TCP est constitué de cellules cuboïdes dont la surface porte des microvillosités qui
augmentent la surface de réabsorption. Suite à la réabsorption active des solutés, le liquide
interstitiel devient hypertonique par rapport au fluide tubulaire ce qui se traduit ensuite par
une réabsorption passive de l’eau hors du TCP.
Parallèlement, les substances présentent dans le liquide interstitiel après avoir été retenues par
le glomérule en raison de leur taille sont sécrétées au travers de l’épithélium tubulaire et
rejoignent le fluide tubulaire.
Comme la réabsorption la sécrétion est un processus sélectif qui met en jeu la diffusion et le
transport actif. La sécrétion est observée au niveau du TCP et du TCD.
La branche descendant et le début de la branche ascendante de l’anse de Henlé constituent une
zone perméable à l’eau mais imperméable aux petites molécules. Dans cette partie la
réabsorption de l’eau commencée dans le TCP se poursuit. Pour cela l’eau sort du tubule rénal
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car le liquide interstitiel dans lequel baigne l’anse de Henlé est de plus en plus hypertonique
par rapport au fluide tubulaire. Ainsi le fluide tubulaire est de plus en plus concentré lorsqu’il
progresse le long de la branche descendante de l’anse de Henlé.
[Cf. figure4]
L’eau et les solutés réabsorbés par la branche descendante de l’anse de Henlé sont emportés
par les sangs des capillaires des vasa-recta et sont envoyés au sang veineux quittant le rein par
la veine rénale.
A l’inverse la deuxième partie de l’anse de Henlé est imperméable à l’eau mais perméable aux
petites molécules cette partie est d’abord constitué d’un segment mince puis d’un segment
épais.
Dans le segment mince le NaCl qui s’était concentré dans le fluide tubulaire de la branche
descendante diffuse hors du tubule pour rejoindre le liquide interstitiel. Dans le segment épais,
les cellules transportent activement le NaCl hors du fluide tubulaire.
Puisque le fluide tubulaire perd du NaCl sans perdre d’eau le fluide devient progressivement
plus dilué à mesure qu’il monte vers le cortex tandis ce que le liquide interstitiel devient de
plus en plus concentré. Au niveau du TCD les substances à excréter restent dans le fluide
tubulaire ou y sont sécrétés. Puis au niveau du tubule collecteur les substances utiles seraient
encore présentent sont réabsorbées.
Sur toute la longueur du tubule collecteur le liquide interstitiel est de plus en plus concentré,
or le tubule collecteur est perméable à l’eau mais imperméable aux autres molécules. Donc
l’eau se met à diffuser depuis le tubule vers le liquide interstitiel. Le tubule collecteur contient
donc une urine de plus en plus concentrée notamment en urée. Cependant la dernière partie du
tubule collecteur devient perméable à l’urée, donc une partie de l’urée peu alors diffuser
depuis le tubule collecteur vers le fluide interstitiel.
La pression osmotique élevée du liquide interstitiel qui en résulte permet donc en dernier lieu
de conserver l’eau en excrétant une urine hypertonique. On dit que l’anse de Henlé est un
système multiplicateur à contre courant.
Contre courant car la branche descendant produit un fluide tubulaire de plus en plus
concentré, tandis ce que la branche ascendante produit un fluide de plus en plus dilué.
Multiplicateur en raison de la capacité de l’anse de Henlé à créer un gradient de concentration
en soluté à l’intérieur de la médulla rénal.
VI.
Régulation du fonctionnement rénal
Les reins ne pourraient pas remplir leur fonction s’ils s’arrêtaient de filtrer le sang. C’est
pourquoi ils maintiennent toujours la filtration glomérulaire à un taux élevé et constant.
Le taux de filtration glomérulaire noté TFG ne peut être optimal qu’en cas d’apport sanguin
suffisant, cela implique la dilatation des artérioles rénales afférentes en cas de chute de la
pression sanguine. Si cette dilatation n’est pas suffisante pour empêcher la baisse du TFG les
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reins libèrent l’enzyme rénine qui transforme les protéines circulantes en hormones actives :
l’angiotensine. Celle-ci agit alors à trois niveaux :
- Elle entraine la vasoconstriction des artérioles afférentes rénales et plus
largement de tous les vaisseaux sanguins du corps ce qui augmente la pression
sanguine dans les capillaires glomérulaires et la pression sanguine centrale.
- Elle stimule la libération de l’hormone aldostérone par les glandes surrénales.
L’aldostérone active la réabsorption du sodium par les reins ce qui augment
ensuite la réabsorption d’eau et contribue donc à maintenir constant le volume
sanguin et ainsi la pression sanguine.
- Elle agit sur le cerveau afin d’augmenter la sensation de soif. L’augmentation
de la consommation d’eau qui en résulte augmente le volume sanguin et donc
la pression sanguine.
Lors d’une chute de pression sanguine outre le déclenchement de ces mécanismes on observe
une diminution de l’activité des récepteurs à l’étirement situé dans l’aorte. Ces récepteurs
envoient alors un signal à l’hypothalamus afin qu’il déclenche la libération de l’hormone
ADH par l’hypophyse.
L’ADH agit sur les tubules collecteurs de reins en augmentant leur perméabilité à l’eau. La
réabsorption d’eau de l’urine augmente, d’où de faible volume d’urine produit, ce qui
implique le maintient du volume sanguin et de la pression sanguine.
L’ADH contribue aussi à la régulation de la pression osmotique dans le sang des
osmorécepteurs situé dans l’hypothalamus contrôle cette pression osmotique. Lorsqu’elle
augmente, les osmorécepteurs stimulent la libération d’ADH afin d’augmenter la réabsorption
d’eau par les reins, ce qui diminue la pression osmotique du sang.
Ces osmorécepteurs stimulent aussi la sensation de soif, l’augmentation de la consommation
d’eau qui en résulte augmente le volume sanguin été donc la pression sanguine.
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