Physiologie Générale

PHYSIOLOGIE GENERALE : Etude de la Cellule.
INTRODUCTION :
En 1839, un physiologiste allemand est à l’origine de la théorie cellulaire qui identifie la cellule comme une entité
morphologique et fonctionnelle indépendante, unifiant ainsi le règne animal et végétal et permettant de trouver des points
communs entre un organisme pluri et unicellulaire. Explication de la diversité des cellules chez ces mêmes êtres
pluricellulaires.
Deux grandes catégories de cellules :
•
Cellules procaryotes dont l’information génétique est portée par une molécule d’ADN libre à l’intérieur de la
cellule (ex : algues bleues, bactéries).
•
Cellules eucaryotes, l’information génétique est portée par plusieurs molécules d’ADN contenues dans une
structure particulière = noyau.
I) LA CELLULE ANIMALE :
Séparée du milieu extérieur par une membrane plasmique. A l’intérieur de la cellule, on trouve le cytoplasme, composé du
cytosol (partie liquide), et des organites (partie organique).
1) Membrane plasmique :
Elle sépare le milieu extracellulaire (MEC) du Milieu intracellulaire (MIC), plus facile à étudier car facile à séparer.
1.1) Composition chimique et architecture moléculaire :
1.1.1) Les lipides :
40 % de la membrane. On trouve du cholestérol (25 %), des phospholipides (55 %) et des glycolipides (18 %). Ils sont
composés :
•
Tête hydrophile: phosphate, chaîne carbonée et glycérol.
•
Queue hydrophobe : acide gras.
1.1.2) Les protéines :
Environ 60 % de la membrane plasmique, elles sont :
•
Hydrophile (extrinsèque).
•
Hydrophobe (intrinsèque, intégrée).
1.1.3) Organisation, localisation :
•
Organisation en double couche dans une solution aqueuse, avec un feuillet externe et interne.
•
Glycoprotéine et glycolipide surtout sur feuillet externe de la bicouche.
1.2) Membrane plasmique = mosaïque fluide.
Le long de cette structure, les protéines et lipides se déplacent dans le plan de la bicouche = diffusion latérale.
1.3) Rôle physiologique de la membrane :
•
Frontière physique entre le MEC et le MIC, contrôlant les flux d’eau, d’ions et de diverses molécules (acides
aminés ou a.a, glucides).
•
Perméabilité sélective dépendant :
o De la molécule voulant traverser. Composition différente entre MIC et MEC.
o Du transport :
Passif :
•
Diffusion simple, une molécule passant du milieu le plus concentré vers le moins
concentré. Pour les ions, cela s’effectue selon le champ électrique.
•
Diffusion facilitée qui fait intervenir une protéine de la membrane qui prend en
charge la molécule à transporter, selon le gradient et le champ électrique.
Actif : fait passer une molécule ou un ion contre son gradient de concentration et/ou électrique.
Entraîne une consommation d’énergie.
•
Identité de la cellule par le Complexe Majeur d’Histocompatibilité (CMH).
•
Transmission d’informations, lors de la conduction nerveuse ou hormonale.
1.3.1) Perméabilité d’une membrane purement lipidique et d’une membrane biologique :
Dépend du degré de liposolubilité et de la taille de la molécule. Des protéines intégrées permettent le passage de grosse
molécule hydrophile, les petites molécules hydrophiles et hydrophobes peuvent traverser la membrane sans aide.
1.3.2) Perméabilité à l’eau = pression osmotique :
Le passage de l’eau à travers la membrane dépend de cette pression qui est due à la différence de concentration des différents
ions de part et d’autres de la membrane. L’eau passe du milieu le moins concentré vers le plus concentré.
Exemple : le globule rouge (GR) dans une concentration de NaCl :
9 ‰ : concentration isotonique, échange normaux sans déséquilibre.
> 9 ‰ : hypertonicité, le GR perd son eau intracellulaire = plasmolyse
< 9 ‰ : hypotonicité, le GR se gonfle d’eau = turgescence et éclatement de celui-ci.
1.3.3) Rôle des protéines dans la perméabilité membranaire :
Elle assure le transport spécifique d’une molécule (ou d’un ion). Parmi ces protéines :
1
A) Protéine canal :
Elle forme un canal transmembranaire qui permet au soluté dont la taille et la charge correspondent de traverser la membrane
par un mécanisme de diffusion simple.
Ex : canal de fuite du potassium qui permet d’obtenir le potentiel de membrane (-70 à -90 mV).
B) Transport facilité :
Trois propriétés pour ce type de transporteur :
•
Spécifique au substrat.
•
Transport selon le gradient de concentration.
•
Saturation si la concentration de substrat est importante = facteur limitant.
Ex : transporteur à glucose, trois étapes :
1. Sur la face extracellulaire, le glucose se fixe à la protéine spécifique = complexe transporteur/substrat.
2. Le transporteur change de configuration spatiale, le glucose va de la face externe à la face interne de la membrane
= translocation.
3. Le glucose se libère dans le MEC.
C) Transport actif :
Besoin d’énergie pour le fonctionnement, sous forme d’ATP. Ces pompes consomment environ un tiers de l’énergie de la
cellule.
Ex : la pompe Na+/K+ ATP ase :
Cette pompe expulse vers l’extérieur trois Na+ entrés par diffusion simple et incorpore deux K+ sortis par le canal de fuite.
1.3.4) Transports de macromolécules (endo/exocytose) :
La cellule peut effectuer des échanges ente le MIC et le MEC pour des molécules de tailles plus importantes, au moyen de
processus plus globaux.
A) Endocytose :
Processus par lequel la cellule capte des substances dans le MEC, elle est importante dans la digestion intracellulaire. Elle
comporte deux phases :
•
L’accolement : la molécule absorbée se concentre au niveau des chaînes sucrées de la membrane (glyco et
lipoprotéines).
•
L’ingestion, plusieurs sous-étapes :
o Formation d’une dépression à la surface de la membrane de la cellule.
o Evolution par invagination en vésicule qui emprisonne la substance à absorber.
o La vésicule se détache de la membrane plasmique afin de se déplacer dans le cytoplasme.
Exemples :
•
Les globule blanc (ici macrophage), chez les vertébrés protègent l’organisme des microbes en les absorbant =
phagocytose.
•
La cellule peut stocker des réserves comme le glucose.
B) Exocytose :
C’est le phénomène inverse : des substances produites par la cellule (hormone, NT, protéine), ainsi que des déchets du
métabolisme sont libérés dans le MEC par ce système.
1.3.5) Jonctions cellulaires :
Dans les tissus, la membrane plasmique des cellules voisines sont réunies entre elles par des contacts ou jonctions cellulaires.
•
Jonction adhérente : cohésion mécanique entre les cellules.
•
Jonction serrée : cohésion mécanique et étanchéité entre les cellules.
•
Jonction communicante : permet a deux cellule d’échanger des molécules de petite taille.
A) Jonction adhérente :
Très abondante dans les cellules épithéliales, elle permet à des groupes de cellules de fonctionner comme une unité
structurelle :
•
Desmosome ceinturant (desmosome) : présence d’un matériel filamenteux dans l’espace intercellulaire assurant
l’adhésion des deux membranes plasmiques des deux cellules voisines ainsi que d’un anneau contractile (filaments
d’actine) sur la face cytoplasmique qui forme une bande entourant les cellules adjacentes au niveau de l’extrémité
apicale.
•
Desmosome ponctuel : présence d’une plaque de matériel dense située du côté cytoplasmique servant de point
d’ancrage pour des filaments de kératine qui constituent la charpente structurale de la cellule. On trouve également
des glycoprotéines transmembranaires qui facilite l’adhésion des deux membranes plasmiques = rivets maintenant
les cellules attachées entre elles par des points de contact sur les faces latérales.
•
Hémi-desmosome : structure identique à celles des desmosomes qui permet la liaison entre les cellules épithéliales
et la lame basale.
2
B) Jonction serrée (jonction étanche) :
Scellement étroit entre les deux membranes plasmiques des deux cellules, du à la présence des chaînes protéiques situées au
niveau de ces membranes. Absence d’espace intercellulaire.
C) Jonction communicante (jonction GAP) :
On la trouve dans la plupart des cellules animales. Présence de protéines faisant saillies hors de la membrane et formant des
connexons (structure), reliant les deux cytoplasmes des cellules voisines, par l’intermédiaire d’un canal. Persistance d’un
espace intercellulaire. Chaque jonction peut contenir plusieurs centaines de connexons, permettant à de petites molécules
hydrophiles (ions, a.a, sucres, nucléotides, vitamines), de passer directement d’une cellule à l’autre = couplage nucléotidique
et électrique.
1.3.6) Rôle informatif de la membrane :
La membrane permet le transfert d’informations entre des cellules ou des groupes cellulaires différents, cela permet une
coordination de leurs activités.
A) Transmission nerveuse :
Transmission rapide, elle s’effectue sur de grandes distances. Besoin de neuromédiateurs se fixant sur des récepteurs de la
cellule voisine.
B) Transmission hormonale :
Une glande endocrine déverse son contenu dans le courant sanguin = système lent. L’hormone est un messager chimique se
fixant sur des récepteurs spécifiques (faisant partie de la membrane plasmique) de la cellule cible.
C) Couplage entre les cellules :
Réalisé grâce aux jonctions communicantes.
Ex : cellule du cœur avec couplage électrique.
D) Antigénicité :
La cellule porte des Antigènes de surface (ou Ag composés de glycoprotéine) qui sont une sorte de carte d’identité de la
cellule, pouvant déclencher ou non une réaction immunitaire.
2) Cytoplasme
Entre la membrane plasmique et le noyau, il comporte:
•
Organites (phase structurée).
•
Cytosol = hyaloplasme = milieu intracellulaire (phase liquide).
2.1) Composition chimique
85 % d’eau, des protéines (enzymes et micro-filaments), acides nucléiques, réserve énergétique (glycogène, lipides), sucres,
a.a, nucléotides, ions, ATP, pH = 7 donc neutre.
2.2) Rôle physiologique :
•
Constitue une réserve de combustible et de matériau de construction pour tous les composants de la cellule.
•
Lieu où s’effectue un nombre important de réaction métabolique (ex : synthèse des a.a, acides gras, nucléotides,
glycogène).
•
Lieu de la glycolyse, le glucose devient du pyruvate, donnant de l’ATP (réaction anaérobie).
3) Les micro filaments cytoplasmiques :
3.1) Les microtubules : squelette et autoroute de la cellule :
Tube de longueur variable et généralement rectiligne. Tubulines protomères microtubule. Différents rôles :
•
Dans le cytosquelette : maintien de la forme de la cellule et mise en place d’une organisation cellulaire précise lors
du développement cellulaire.
•
Guide et orienteur pour différents mouvements :
o Flux axonal : mouvement de diverses substances produites dans la région du noyau, vers l’extrémité de
l’axone.
o Courant entraînant les grains de sécrétions vers la surface lors du processus d’exocytose.
o Formation d’un fuseau de division où migrent les chromosomes lors de la division cellulaire.
•
Mouvements des cils et flagelles : c’est l’évagination de la membrane plasmique pour former des doigts.
3.2) Actine, myosine : protéines contractiles :
3.2.1) Description :
•
Actine : dans le muscle strié, c’est un filament formé par association de multiples unités globulaires identiques,
l’actine est localisée principalement sous la membrane plasmique à laquelle elle va y être rattachée.
•
Myosine : elle est formée d’un bâtonnet surmonté de deux têtes globulaires.
3.2.2) Rôles physiologiques :
•
Dans la contraction musculaire : la répartition précise, l’apport de calcium et d’énergie sous forme d’ATP permettra
une contraction musculaire.
•
Dans la motilité cellulaire : toutes les cellules produisent des mouvements, la contraction musculaire n’est qu’un
aspect spécialisé d’un type d’activité qui est la motilité cellulaire. Traduction par déplacements des cellules le long
d’un support et par des invaginations de la membrane plasmique par endocytose.
3
4) Ribosomes, chaîne de production des protéines :
Particules globulaires de 15-20 nm de ∅ : sous forme libre dans le cytoplasme ou rattachés à la face hyaloplasmique du
Réticulum Endoplasmique Granuleux (REG).
4.1) Structure et composition chimique :
Petite et grosse sous-unités se différencient en fonction de la masse et la forme. Chaque sous-unité est constituée par un
assemblage de plusieurs protéines et acides ribonucléiques (ARN ribosomaux ou ARNr).
4.2) Rôle fonctionnel :
Assure la biosynthèse des protéines = assemblage dans un ordre déterminé des acides aminés pour former des protéines à
partir d’un plan porté par l’ARN messager ou ARNm. Lors de cette biosynthèse, plusieurs ribosomes se fixent au même brin
d’ARN, formant ainsi un polysome où chaque ribosome forme une protéine.
5) Réticulum endoplasmique, transformation et accumulation :
Le réticulum (qui signifie réseau de cavités) est un ensemble de membranes délimitant des cavités closes ou citernes qui
communiquent entre elles. Une portion du REG forme l’enveloppe nucléaire.
5.1) Composition chimique du RE :
Membrane plasmique avec 30 % de lipides et 70 % de protéines dont la plupart sont des enzymes permettant aux réticulum
d’assurer ces diverses fonctions.
5.2) Rôles physiologiques :
Les molécules s’accumulant dans le REL et le REG sont en transit dans ce réseau de cavité jusqu’à l’extérieur pour rejoindre
l’appareil de Golgi (AG).
5.2.1) REG :
•
Réactions de glycosylation (ajout de molécules de sucres sur une protéine ou un lipide).
•
Lieu d’accumulation pour les protéines synthétisées par les ribosomes du réticulum ou d’origine extra cellulaire.
5.2.2) REL :
•
Participe au métabolisme des graisses : Ex : biosynthèse des acides gras, phospholipides, cholestérol, hormones
stéroïdes (testostérone, progestérone).
•
Détoxification : transformation des substances toxiques provenant du milieu extérieur (ex : conservateur,
insecticide) en molécules non toxiques plus facilement éliminées pour l’organisme.
•
Réservoir à calcium, notamment dans les cavités.
6) Appareil de Golgi (AG) :
•
Unité de transformation et d’emballage, constituée de plusieurs séries de cavités aplaties (4-8 saccules), entourées
par une membrane lisse. Une pile de saccule = dyctyosome.
•
AG = organite polarisé.
•
Face externe : face du dyctyosome toujours tournée du côté du REG (cf. REL). Formation et présence de vésicules
de transition.
•
Face interne : formation de vésicules de taille importante = vésicules de sécrétion.
6.1) Composition chimique :
Membrane plasmique de l’AG comprend 40-70 % de protéines (ex : glycosyl-transférase et sulfatide-transférase) et 30-60 %
de lipides.
6.2) Rôle physiologique :
•
Emballage des produits de sécrétion (rôle majeur). AG participe au processus de sécrétion par lequel la cellule
libère dans le MEC des molécules synthétisées par les ribosomes libres du REG. Elles traversent l’AG, sont
concentrées, stockées puis emballées sous forme de grain de sécrétion qui sortiront de la cellule par exocytose.
•
Participation au renouvellement de la membrane plasmique grâce à la fusion des grains de sécrétion.
•
Intervention dans la réaction de glycosylation et sulfatidation, au moyen d’enzymes spécifiques pour obtenir au
final des glycoprotéines avec un groupement sulfate.
•
Lien dans la protéolyse. Pro-protéine inactive passe par l’AG afin de devenir de véritables protéines actives (ex :
pro insuline qui deviendra de l’insuline active).
7) Lysosome et peroxysome :
7.1) Lysosome :
•
Vésicules sphériques de tailles variables contenant des enzymes hydrolytiques (protéases, lipases, nucléases)
assurant la digestion intracellulaire des macro-molécules sous un pH acide (5).
•
Si dysfonctionnement, pathologies graves (ex : syndrome de HURLER = déformation osseuse).
•
Membrane imperméable aux macro molécules mais pas aux produits issus de la digestion.
•
Présence de pompes à protons pour obtenir l’acidité voulue.
•
Sur la membrane du lysosome, présence de protéines réceptrices reconnaissant les protéines marqueuses des
macromolécules à digérer.
•
Depuis AG, bourgeonnement d’un lysosome primaire qui devient un phagolysosome puis un lysosome secondaire
puis enfin un corpuscule résiduel après digestion.
4
•
Rôles :
o
o
o
Intervient dans digestion et renouvellement des constituants intra et extracellulaires.
Permet digestion de micro-organismes phagocytés par la cellule.
Intervient dans l’assimilation du cholestérol.
7.2) Peroxysome :
•
Oxydation de différentes molécules au moyen d’oxydases et d’O2 pour être efficace.
•
Retrait de H à différents substrats, formant ainsi du peroxyde d’hydrogène H2O2 très oxydant.
•
Pour éviter une accumulation dangereuse de H2O2, des catalases le consomment pour oxyder d’autres substrats.
8) Mitochondries :
De forme cylindrique et possédant une double membrane (interne et externe), qui délimite deux compartiments, la matrice et
l’espace inter-membranaire. Présence de crêtes formées par la membrane interne.
8.1) Composition chimique :
8.1.1) Membrane externe :
Perméable à la plupart des solutés de faibles poids moléculaires grâce à des protéines canal. Elle possède des enzymes
agissant sur le métabolisme des lipides.
8.1.2) Membrane interne :
80 % de protéines divisées en trois groupes :
•
15 enzymes appartenant à la chaîne respiratoire.
•
ATP synthétase.
•
Transporteurs spécifiques.
8.1.3) Matrice mitochondriale :
Contient des ions Ca2+, du Pi (phosphate inorganique) et de l’ADN mitochondrial ainsi que des mitoribosomes et des
enzymes intervenant dans la synthèse d’acétyl CoA et le Cycle de KREBS (CK). On trouve également des enzymes
permettant la réplication et la transcription d’ADN.
8.2) Rôles physiologiques :
Extraire l’énergie de certaines molécules pour la transformer en ATP qui sera utilisé par la cellule pour des activités
enzymatiques. On parle de respiration cellulaire nécessitant de l’O2.
8.2.1) La matrice :
•
Par un transport sélectif, le pyruvate qui provient de la dégradation du glucose (glycolyse) ou de la dégradation des
lipides (acides gras), passe du cytoplasme à la matrice.
•
L’acétyl CoA alimente le CK (8 réactions) qui libèrent du CO2 et des H+.
8.2.2) La membrane interne : phosphorylation oxydative.
•
Transport d’électrons et formation d’un gradient électrochimique de H+ grâce à la chaîne respiratoire.
•
Synthèse d’ATP.
8.2.3) La chaîne respiratoire :
•
Les électrons libérés par le CK sont transportés jusqu’à l’O2 par la chaîne respiratoire afin de produire de l’eau.
•
Une partie de l’énergie produite par ce transport permet de pomper des ions H+ de la matrice vers l’espace intermembranaire afin de créer un gradient électrique.
•
L’ATP synthétase utilise ce gradient de H+ pour former de l’ATP avec de l’ADP et du Pi.
9) Noyau :
Contient l’ensemble de l’information génétique ou génome porté par l’Acide DésoxyriboNucléique (ADN). Le nucléoplasme
est séparé du cytoplasme par une enveloppe nucléaire. Le nucléoplasme comprend le nucléole et la chromatine (structure
diffuse).
9.1) Enveloppe nucléaire :
•
Membrane interne en contact avec le nucléoplasme.
•
Membrane externe qui porte les ribosomes.
•
Entre les deux, un espace périnucléaire en contact avec la cavité du RE qui est en fait une portion spéciale de celuici.
•
Enveloppe non continue, les membranes se rejoignent par endroits pour former des pores nucléaires permettant des
échanges entre le nucléoplasme et le cytoplasme.
•
Les nucléotides passent du cytoplasme vers le nucléoplasme où ils interviendront dans la synthèse d’ADN et
d’ARN. Idem pour les protéines (ex : protéines enzymatiques, histones, etc).
•
ARNm passe du nucléoplasme au cytoplasme.
5
9.2) Chromatine :
9.2.1) Composition chimique :
•
Histones: protéines structurales fortement associées à de l’ADN. Elles interviennent dans le compactage de l’ADN
et la régulation de l’expression des gènes.
•
Quatre bases azotées différentes : adénine, thymine, guanine, cytosine.
•
Bases et sucres = nucléoside (ribose ou désoxyribose).
•
Nucléoside et phosphate = nucléotide.
•
Plusieurs nucléotides sont associés par des liaisons phospho-diester pour donner des molécules d’ADN ou d’ARN.
9.2.2) Chromosomes :
•
Ils correspondent à l’état de condensation maximale de la chromatine, lors de la division cellulaire où l’ADN prend
l’aspect de bâtonnets.
•
Ils sont constitués de deux brins identiques, les chromatides, reliées au niveau du centromère. Chaque chromatide
est une molécule d’ADN spécifique du chromosome.
•
Le nombre de chromosome est caractéristique d’une espèce (ex : 23 paires pour l’homme, n= 23).
•
Chaque cellule somatique possède deux jeux identiques de chromosomes. Ce sont des cellules diploïdes (ex : 2n =
46 chromosomes).
•
Les gamètes ne possèdent qu’un seul jeu cellules haploïdes.
•
Observation au moyen d’un caryotype produit par un choc hypotonique, on peut classer les chromosomes :
o n-1 paires d’autosomes : chromosomes identiques par paire.
o une paire où les chromosomes peuvent être différents = hétérochromosome.
9.2.3) Rôles physiologiques :
•
Lieu de stockage du patrimoine génétique, ils sont responsables de la transmission et de l’expression de cette
information.
•
Lieu où se déroule la synthèse d’ADN (réplication ou duplication) et d’ARN (transcription).
9.3) Nucléole :
Contient les gènes des ADN ribosomaux qui sont portés par des régions de l’ADN situées sur différents chromosomes, lieu
de synthèse des ARN ribosomaux.
9.4) Des gènes aux protéines :
9.4.1) Structure d’un gène chez les eucaryotes :
Le gène est la partie complexe d’une molécule d’ADN, chez les eucaryotes, ils sont dits morcelés car ils contiennent des
régions non codantes ou introns (non traduites en protéines), et des régions codantes ou exons.
9.4.2) Code génétique :
C’est un type de lecture permettant d’obtenir à partir d’une séquence d’un gène, la séquence en a.a d’une protéine.
Au niveau de l’ARNm, il existe 64 codons possibles correspondant à des sites de trois bases azotées, 61 codant pour des a.a,
et trois sont soit « non-sens », soit « stop ».
•
Toujours constitué par des triplés.
•
Il est dégénéré ou redondant, c.a.d que certains a.a sont codés par plusieurs codons. (ex : glycine qui possède quatre
codons différents).
•
Code non chevauchant et semblant : un codon n’appartient jamais à deux couches successives, il n’y a jamais de
nucléotides isolés entre deux codons.
•
Code dit universel : tous les êtres vivants possèdent le même code. Cela permet le transfert de gène d’une espèce à
l’autre.
9.4.3) Transcription :
Synthèse d’une copie d’un des deux brins de la molécule d’ADN (brin matrice), en une molécule d’ARN grâce au processus
de complémentarité des bases. Elle nécessite :
•
Un brin matrice d’ADN.
•
Une enzyme = ARN polymérase.
•
Des ribonucléotides triphosphates = précurseur de la future molécule d’ARN.
Déroulement :
•
Initiation : l’ARN polymérase se fixe sur un site promoteur ou site d’initiation.
•
Elongation : l’enzyme se déplace le long du brin d’ADN (déroulement de la double hélice), ce qui permet
l’allongement de la chaîne d’ARN dans le sens 5’/3’, de façon antiparallèle par rapport au brin matrice.
•
Terminaison : l’enzyme atteint un site de terminaison et le mécanisme s’arrête. L’enzyme se détache du brin et le
brin se détache de l’enzyme.
Chez les eucaryotes, la molécule d’ADN, résultante de la transcription d’un gène ou transcription primaire, n’est pas encore
fonctionnelle (elle contient des introns inutiles). Après suppression de ceux-ci avec une phase d’épissage (un des processus
de maturation de l’ARN), on obtient de l’ARN fonctionnel qui quittera le noyau pour le cytoplasme.
Trois catégories d’ARN (toujours monocaténaire) :
•
ARNm : issu de la transcription d’un gène, il permet le passage de l’information génétique (ADN protéine).
•
ADNr : si associés à part, ils forment les ribosomes qui sont des têtes de lecture à ARNm.
•
ARN de transfert ou ARNt : petite molécule (100 nucléotides) avec un site anti-codon s’appariant avec un codon de
l’ARNm. Possède à son extrémité 3’ un a.a spécifique de l’anti-codon. Cet ARNt permet lors de la lecture de
l’ARNm de disposer les a.a enchaînés pour la formation de protéine.
6
9.4.4) Traduction :
C’est la synthèse d’une protéine à partir de l’information portée par l’ARNm. A lieu dans le cytoplasme (la transcription a lieu
dans le noyau). Elle nécessite :
•
ARNm.
•
ARNt: portant un anti-codon d’un côté, un a.a correspondant de l’autre.
•
Ribosome dont la grosse sous-unité va comporter trois parties fonctionnelles :
o Site amino-acyl : site A où se fixe l’ARNt.
o Site peptidyl : site P où on trouve des chaînes peptidiques en formation.
o Peptidyl-transférase qui catalyse la formation des liaisons peptidique entre les a.a.
A) Phase d’initiation :
•
L’ARNm se fixe sur la petite sous-unité du ribosome.
•
L’ARNt initiateur (codant pour la méthionine) se place en face du codon initiateur AUG au niveaux du site P.
B) Phase d’élongation :
•
Elle est précédée par l’accolement de la petite et grosse sous-unité du ribosome. Le premier a.a se fixe au niveau du
site A.
•
Phénomène de transpeptidation et de translocation qui permettent la formation d’une chaîne.
•
La peptidyl-transférase va lier les deux a.a pour former une chaîne peptidique ou polypeptide.
•
On passe du site A à P pour laisser la place disponible à un autre ARNt. Le ribosome se déplace ainsi de 5’ en 3’.
C) Phase de terminaison :
La traduction s’achève lorsque le ribosome arrive à un codon stop. A ce moment, le peptide, l’ARNt et l’ARNm se détache du
ribosome.
10) d’une cellule à l’autre : la mitose et le cycle cellulaire :
Un individu = 100 000 . 109 cellules provenant d’un seule cellule souche/œuf. Il existe donc un mécanisme permettant le
passage de l’individu d’un stade uni à pluri cellulaire. Cette division assure également le renouvellement des cellules mortes
chez l’individu (ex : peau, intestin) , elle implique deux étapes :
•
Mitose : au cours de laquelle un jeu complet et identique de chromosome est réparti dans deux cellules filles.
•
Cytodiérèse : au cours de laquelle le cytoplasme et les différents organites sont répartis entre les deux cellules filles.
Lors de cette division, les deux cellules filles héritent d’une copie exacte sur le plan quantitatif et qualitatif de l’information
génétique contenue dans la cellule mère. C’est pourquoi il y a synthèse d’ADN (phase de duplication de l’ADN) avant la
mitose.
10.1) Réplication :
Synthèse de la réplique de la séquence nucléotidique qui est portée par un brin d’ADN, sous forme d’une chaîne d’ADN
complémentaire. La réplication est dite semi-conservative et bi-directionnelle. Elle nécessite :
•
Deux brins d’ADN qui servent de matrice.
•
ADN polymérase : elle assure la duplication de la chaîne d’ADN dans le sens 3’/5’.
•
Hélicase et gyrase : elles ouvrent la molécule d’ADN.
•
Désoxyribonucléotide tri-phosphate (d GTP, d ATP).
Déroulement :
•
ADN polymérase se fixe sur le site d’initiation, au niveau d’une séquence particulière, l’origine de réplication.
•
Sous l’action de l’hélicase et de la gyrase, la double hélice d’ADN s’ouvre et se déroule, on obtient une fourche de
réplication :
o Sur le brin orienté 5’/3’ ou tardif :
L’ARN primase synthétise une amorce d’ADN (9-10 nucléotides).
Fixation de l’ADN polymérase et allongement de la chaîne d’ADN dans le sens antiparallèle
(fragment d’OKAZAKI par synthèse discontinue).
o Sur le brin orienté 3’/5’:
Fixation directe du brin d’ADN.
Formation de façon continue du brin d’ADN complémentaire.
•
La réplication s’achève à l’arrivée au site de terminaison.
Il existe au niveau de la synthèse d’ADN des erreurs possibles ou mutations qui se produisent sous l’action d’un agent
physique (ex : RX milieu avec soluté actif). Ses mutations sont responsables du polymorphisme allélique = mécanisme
innovateur de l’évolution :
•
Ponctuelles (ne modifie qu’une base) : adition, délétion, substitution.
•
Séquentielle (modifie un fragment du chromosome).
Il peut y avoir des conséquences si cela se produit sur des exons. La plupart du temps, les mutations réalisées sont réparées
grâce à des systèmes enzymatiques.
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10.2) Mitose :
10.2.1) Division cellulaire, quatre étapes :
Prophase :
Condensation de la chromatine en chromosomes, disparition du nucléole, élaboration des fuseaux mitotiques (FM) pour
l’arrangement radial des micro-tubules (MT) autour de deux pôles d’organisations = astères.
Pro-métaphase :
Association des chromosomes au niveau des FM grâce à des kinétochores de part et d’autres du centromère. Les interactions
entre FM et MT permettent le déplacement des chromosomes le long du fuseau.
Métaphase :
Alignement des chromosomes dans un plan équatorial perpendiculaire au FM.
Anaphase :
Séparation des chromatides de chaque chromosome qui sont tirés vers le pôle de la cellule.
Télophase :
Inverse de la prophase : élaboration d’une enveloppe nucléaire, décondensation de la chromatine, réapparition du nucléole.
10.2.2) Cytocynèse = cytodiérèse :
Processus par lequel le cytoplasme de la cellule se divise par le centre grâce à l’invagination de la membrane perpendiculaire
au FM.
10.3) Cycle cellulaire :
Il est variable selon le type cellulaire et comporte :
Interphase : G1 + S + G2 = 90 % du cycle cellulaire.
•
G1 : croissance par synthèse d’ARN et protéine.
•
S : réplication de l’ADN.
•
G2 : synthèse des protéines nécessaire à la mitose.
Mitose et cytodiérèse = 10 %.
11) Méiose :
•
La reproduction sexuée implique la production de gamètes et la rencontre entre un gamète femelle et mâle ou
fécondation.
•
La gamétogenèse ne se produit que dans certaines cellules spécialisées formant la lignée germinale.
•
Gamète : cellule haploïde issue d’une cellule diploïde au moyen de la méiose, avec deux grandes étapes :
o Division réductionnelles ou hétérotypiques : les chromosomes homologues sont séparés.
o Division équationnelle ou homotypique : Les chromatides sœurs sont séparées.
11.1) Division réductionnelle en quatre étapes :
•
Au cours de la prophase, les deux chromosomes homologues de chaque paire s’apparient et s’acollent sur leurs
longueur pour former des bivalents.
•
Possibilité d’enjambement de chromatide ou crossing over ou lieu de recombinaisons génétiques :
o Une cassure à lieu au niveau de la double hélice d’ADN.
o Réunion croisée de ces différentes hélices.
Fin de prophase : les chromosomes homologues sont accrochés au niveau du site d’enjambement = chiasma.
Métaphase : les tétrades de chromatides se disposent de part et d’autre du plan équatorial au niveau du fuseau.
Anaphase : les chromosomes homologues se séparent et migrent vers chacun des pôles.
Télophase : plus courte que la télophase mitotique, elle est presque immédiatement suivie par la division équationnelle,
sans aucune réplication d’ADN.
11.2) Division équationnelle :
Analogue à la mitose. En fin de méiose, la cellule diploïde à 2n chromosomes à 2 chromatides donne 4 cellules filles à n
chromosomes à une chromatide.
8
II) CELLULE BACTERIENNE ET VIRUS :
1) Cellule bactérienne :
1.1) Description :
La bactérie est l’organisme le plus simple, présent dans l’environnement naturel, sa morphologie repose essentiellement sur
trois formes :
•
Cocci = coques = sphères.
•
Bacille = bâtonnets.
•
Spirochètes = forme hélicoïdal.
La cellule bactérienne est recouverte par une couche peptidique protectrice = paroi cellulaire.
La membrane plasmique va délimiter le compartiment cytoplasmique. Il existe une invagination sur la membrane, le
mesosome, qui intervient lors de la division bactérienne
Dans le cytoplasme, on ne trouve que des ribosomes regroupés, de l’ADN sous une unique chaîne de forme circulaire sans
histones, des lipides, des enzymes et du glycogène.
1.2) Physiologie de la cellule bactérienne :
Au niveau métabolique, la plupart des bactéries utilisent les molécules qu’elles trouvent dans leur environnement pour se
développer. Grâce à des réactions d’oxydoréduction, elles synthétisent et récupèrent de l’énergie par :
•
Aérobie stricte.
•
Anaérobie stricte.
•
Aéro-anaérobie facultative.
Les bactéries se multiplient par le phénomène de scissiparité ou division binaire. On observe une duplication des
chromosomes puis un allongement de la bactéries, ainsi que la formation d’une paroi transversale isolant les deux cellules
filles porteuses de la même information génétiques.
Existence d’un mode de reproduction sexué ou conjugaison bactérienne. Une partie du patrimoine génétique de la bactérie
« donneuse » est introduite dans la bactérie « receveuse ».
1.3) Relation bactérie/hôte :
•
Saprophyte : la bactérie vit dans le milieu externe en dégradant les déchets.
•
Symbiose : chacun tire des avantages de leur association.
•
Parasitisme : on parle de bactérie pathogène et d’hôte infecté, celle-ci altérant le fonctionnement de l’hôte. Le
pouvoir pathogène est lié à la quantité de toxine produite.
•
Commensalisme : la bactérie vit dans l’hôte sans lui être nuisible.
2) Virus :
2.1) Description :
Elément génétique incapable de se multiplier seul et d’assurer sa propre biosynthèse. Il doit donc toujours détourner la
machinerie cellulaire pour survivre. Le virus est donc toujours considéré comme un parasite endo-cellulaire. Il est de deux
types :
•
Composés d’ADN : adénovirus.
•
Composés d’ARN : rétrovirus.
Cet acide nucléique est entouré par un ensemble de molécule protéique formant la capside recouverte par une enveloppe
lipidique et glycoprotéique.
2.2) Multiplication virale :
9
PHYSIOLOGIE GENERALE : Etude du milieu intérieur.
INTRODUCTION
L’apparition et l’individualisation du milieu intérieur est la conséquence de l’évolution de la morphologie et de la structure des être
vivants :
•
êtres unicellulaires, effectuant des échanges directs avec le milieu externe.
•
êtres pluricellulaires qui résultent de l’évolution, l’éloignement des cellules par rapport au milieu extérieur nécessitent des
échanges de façon indirecte pour ces cellules non superficielles :
o échanges par l’intermédiaire des cellules environnantes.
o échanges par l’intermédiaire du milieu entourant ces cellules.
Liquide interstitiel = liquide extra cellulaire = milieu intérieur. Le milieu intérieur a permis aux êtres vivants d’acquérir une certaine
indépendance vis à vis du milieu dans lequel les cellules vont se trouver. Ce milieu est propre à chaque espèce, avec la complexification
des êtres vivants, il est devenu nécessaire de créer un système pour permettre le renouvellement et la circulation du milieu intérieur = sang.
1) Compartiments liquidiens :
EAU = 60 % du poids corporel dont :
•
40 % pour le milieu intracellulaire (MIC).
•
20 % pour le milieu extracellulaire (MEC) dont :
o liquide interstitiel (lymphe interstitiel).
o plasma.
o lymphe canalisé, circulante.
Plasma et lymphe sont les parties circulantes et canalisées du milieu intérieur.
1.1) Plasma :
1.1.1) Composition :
Partie liquide du sang. Il correspond au sang moins les éléments figurés du sang qui sont le sérum et les fibrinogènes. Le plasma
correspond à environ 55 % du volume sanguin (moins importante si dopage à l’EPO). Le plasma est obtenu par centrifugation et
sédimentation du sang, principe permettant de séparer les cellules du milieu liquide. Le plasma est une solution aqueuse composé de :
•
91 à 92 % d’eau.
•
7 % de protéines plasmatique : albumine (60 %), globuline (37 %), fibrinogène responsable en partie de la coagulation (3 %).
•
1,5 % d’autres solutés : nutriments, ions, gaz carbonique, oxygène, substance régulatrice = hormones, déchets (urée
principalement).
1.1.2) Caractéristiques physiques :
pH légèrement alcalin (7,4), les capillaires sanguins permettent un libre passage des solutés et de l’eau, mais reste imperméable aux
protéines, elles créent une pression oncotique, le reste crée une pression osmotique (cf. cours histologie).
1.1.3) Rôles du plasma :
•
transport de nombreuses substances :
o apport en O2.
o apport en substance nutritive (a.a, glucose, ac.gras).
o transport des déchets vers les poumons, les reins et les intestins (urée, gaz carbonique, etc.).
•
permet des transmissions de signaux au moyen d’hormones.
•
transport de la chaleur.
•
rôle dans la défense de l’organisme grâce aux γ globulines.
1.2) Lymphe circulante ou canalisée :
1.2.1) Composition :
Identique (analogue) à celle du plasma.
1.2.2) Caractéristiques physiques :
La lymphe circule au sein d’un réseau formé par :
•
capillaires lymphatiques clos et perméables à tout les composés de la lymphe.
•
réunion des capillaires donnent des vaisseaux.
•
réunion des vaisseaux donnent les tronc et canaux.
•
les troncs se jettent dans la veine sous-clavière qui se jette dans la VCS (veine cave supérieure).
La circulation lymphatique s’effectue grâce aux contractions des muscles lisses constituants les vaisseaux = phénomènes de pompes
(surtout au niveau des gros vaisseaux lymphatiques). Elle est unidirectionnelle, du fait de la présence de valvules aux niveau des vaisseaux
lymphatiques. La lymphe se crée au niveau des capillaires sanguins, liquide interstitiel circulation sanguine.
1.2.3) Rôle de la lymphe canalisée :
•
drainage du liquide interstitiel : certaines forces poussent l’eau et les solutés hors des capillaires sanguins vers les espaces
interstitiels environnants = filtration. Pour empêcher une accumulation, il y a le phénomène inverse = réabsorption. L’équilibre
de ces deux forces déterminent la stabilité ou variabilité du volume sanguin. Chaque jour, 20 litres de liquide sont filtrés contre
18 litres réabsorbés, 2 litres sont incorporés dans la circulation lymphatique. Si augmentation du volume de liquide interstitiel
trop importante = œdème.
10
•
retour des protéines vers le sang. Ces protéines plasmatiques qui ne traversent normalement pas la paroi capillaire du fait de leur
haut poids moléculaire, le font en cas de micro lésions de la paroi des vaisseaux. Elles ne peuvent ensuite revenir par diffusion à
cause d’une différence de concentration protéique trop importante. Ce sont les vaisseaux lymphatiques qui vont assurer leur
retour au niveaux du sang.
•
participation au mécanisme de défense immunitaire spécifique, ceci protège l’organisme contre les corps étrangers grâce à une
réponse immunitaire spécifique qui a lieue au niveau des ganglions lymphatiques (sur les gros vaisseaux lymphatiques), il y a une
concentration des substances étrangères ainsi qu’une maturation des lymphocytes.
•
transport pour les graisses alimentaires et les vitamines liposolubles.
1.3) Liquide interstitiel :
1.3.1) Composition :
Le tissu interstitiel comporte essentiellement des cellules et des protéines fibrillaires :
•
fibroblaste : sert de tissu de connexion ainsi qu’à la formation du collagène.
•
mastocytes : impliqués dans le métabolisme des polysaccharides, ces cellules fabriquent de l’histamine.
•
macrophages : libres ou fixés.
•
présence de protéines fibrillaires : collagène et élastine.
•
autres substances : Ca2+, Mg2+, K+, Na+, Cl- .
1.3.2) Caractéristiques physiques :
C’est le milieu véritable dans lequel vive les cellule. Il n’a pas de frontières propres parce que ses limites sont les membranes qui le
séparent du compartiment intracellulaire et les parois des capillaires sanguins et lymphatiques.
Bien que non circulant, il est renouveler constamment grâce à des échanges d’eau et de solutés, son homogénéité est assurer par la
circulation sanguine et lymphatique qui irriguent le tissu interstitiel. L’homogénéité est en fait relative car la composition du liquide
interstitiel dépend de son emplacement dans le corps humain, c.a.d dans l’organe dans lequel il se trouve. Ce liquide est l’intermédiaire
obligatoire pour des échanges entre le plasma et les cellules.
2) Homéostasie :
2.1) Généralités et définitions :
Le milieu intérieur constitue le milieu de vie de l’organisme, il procure à la fois des conditions physiques et chimiques favorables aux
fonctionnements des cellules, ainsi qu’un espace de concentration entre les organes permettant les échanges d’informations par
l’intermédiaire d’hormones. Il procure une relative indépendance de l’organisme par rapport aux fluctuations du milieu extérieur.
La composition du milieu intérieur doit être sans cesse modifier soit par des facteurs externes, soit par l’organisme (son activité) lui même.
Il est nécessaire pour assurer la survie des cellules que la composition de ce milieu intérieur soit maintenue constante. La constance ou
fixité du milieu intérieur = homéostasie.
C’est Claude BERNARD (1860) qui a été le premier a énoncé ce concept ; il était nécessaire pour toutes les cellules d’un organisme d’être
dans un environnement constant. Vers 1930, un physiologiste américain, CANNON, propose le concept de milieu intérieur en insistant sur
le fait que la stabilité de ce milieu ne peut être maintenu que par la coordination de processus physiologique, il ajoute la notion de
régulation intégrée.
L’homéostasie résulte d’un ensemble de réponse compensatoire afin de conserver « stable » le milieu intérieur. Il se produit des variations
de composition de ce milieu qui peuvent être minimes. Elles sont maintenues dans des limites étroites aux moyens de processus multiples.
Il s’agit d’un équilibre dynamique sans cesse modifier par le fonctionnement de l’organisme lui même et par des variations de
l’environnement. L’homéostasie existe au niveau :
•
de la cellule (ex : pompe Na+/K+ ATP ase).
•
du rejet de substance et de déchets.
•
des organes (ex : maintien de la glycémie).
•
de l’organisme entier (maintien de l’équilibre).
2.2) Caractéristiques des systèmes régulés :
Deux systèmes vont participer au maintien de l’homéostasie : le système nerveux (SN) et le système endocrinien. Il régule par
l’intermédiaire de boucles de rétroaction (feed back). Ces boucles comprennent un ensemble de composants interconnectés et dont la
fonction est de surveiller et de maintenir un paramètre physique ou chimique de l’organisme à un niveau constant. Ces boucles sont
constituées de trois composants fondamentaux : récepteur, centre de régulation et effecteur.
2.2.1) Récepteur :
Il observe les variations du paramètre contrôlé et il envoit au centre de régulation une information concernant l’état de ce paramètre.
2.2.2) Centre de régulation :
Il détermine la valeur à laquelle le paramètre contrôlé doit être maintenu en fonction de l’information qu’il a reçu du récepteur, il détermine
une réaction appropriée qui sera envoyée à l’effecteur.
2.2.3) Effecteur :
il produit une réponse à l’information qu’il a reçue du centre de régulation, cette réponse va modifier l’état du paramètre contrôlé.
2.2.4) Boucle de rétro action : cf. poly.
11
PHYSIOLOGIE GENERALE : Système Nerveux Autonome.
INTRODUCTION :
Système Nerveux (SN) en deux parties : SNCentral (cerveau et moelle épinière) et SNPériphérique (avec SNSomatique et SNVégétatif).
SNSomatique ou Volontaire ou de la Vie de Relation (SNS, SNVo), composé de :
•
voies afférentes sensitives, véhiculant l’information captée par des récepteurs périphériques (pression, lumière, etc.), jusqu’au
SNC.
•
voies efférentes ou motrices : elles permettent l’innervation des muscles squelettiques. Les corps cellulaires des neurones se
situent dans la moelle épinière, ils vont aller jusqu’à la fibre musculaire, libère de l’acétylcholine (Ach) au niveau de la jonction
neuromusculaire (une excitation d’un moto-neurone = une contraction musculaire).
SNVégétatif ou SNAutnome (SNV, SNA), composés de :
•
voies afférentes, le point de départ est un récepteur (chémo ou chimiorécepteur), détectent des signaux de manières non
conscientes. Lorsque le stimulus aura une intensité importante, les récepteurs codant la douleur (= nocicepteur) seront mises en
jeu détection du stimulus de manière consciente.
•
voies efférentes : SNOrthosympathique ou SNSympathique (SNO, SNSymp) + SNParasympathique (SNPara). Dans la plupart
des cas, les viscères reçoivent une double innervation. Les voies sont constituées par deux neurones placés en série et d’un relais
au niveau d’un ganglion, qui est un rassemblement de corps cellulaires.
1) Définition :
SNAutonome est définit comme l’ensemble des structures nerveuses centrales (ganglionnaires) et périphériques (fibrillaires) qui concourt à
régler le fonctionnement de tout les organes tout en assurant la coordination et une mise en harmonie indispensable des différentes fonction
(respiration, circulation, métabolisme). Il est soumis à un contrôle par le système nerveux central. Les émotions influent sur le
fonctionnement du système.
2) Organisation anatomo fonctionnelle :
Les voies motrices autonomes vont de la moelle épinière ou tronc cérébral, jusqu’aux organes effecteurs : toujours avec un neurone pré et
post ganglionnaire. Du coup, le neurone pré ganglionnaire est groupé soit dans la moelle épinière, soit dans le bulbe rachidien, constituant
alors le point de départ de l’arc réflexe autonome. D’un point de vue fonctionnel, on note deux sous systèmes (Ortho et Para sympathique),
selon trois critères :
•
localisation des neurones pré ganglionnaires.
•
topographie et position des ganglions
•
neuromédiateur chimique agissant sur les organes effecteurs.
2.1) SNV orthosympathique ou sympathique (SNO, SNSymp) :
Les corps cellulaires des neurones pré ganglionnaires. se retrouvent au niveau thoracique et lombaire (dans la moelle). Les axones de ces
neurones quittent la moelle épinière (tronc cérébrale ou TC) par une racine ventrale, synapse avec un neurone post ganglionnaire
appartenant soit à la chaîne ganglionnaire para vertébrale (= latéro vertébrale), soit à la chaîne ganglionnaire sympathique (= chaîne pré
vertébrale), soit au niveau de la médullo surrénale. Les fibres pré ganglionnaires sont myélinisées, le diamètre est important ainsi que la
vitesse de propagation (20 m/s). les fibres post ganglionnaires sont amyéliniques vitesse moins importante (1 m/s).
2.1.1) Chaîne ganglionnaire sympathique ou para(latéro)vertébrale :
Les axones vont quitter la moelle épinière par la racine ventrale, puis ils se détachent de celle-ci par des rameaux communicants blancs car
ils possèdent de la myéline, pour atteindre la ganglion latéro vertébral. Au niveau du ganglion, la fibre post gangl. issue de ce ganglion le
quitte de trois façons différentes :
•
emprunte un nerf spécifique qui va constituer un plexus (= réseau de nerfs communicants).
•
la fibre post ganglionnaire rejoint le nerf spinal par le rameau communicant gris et elle va innerver différentes viscères (muscles
lisses) et vaisseaux sanguins.
•
certaines fibres pré et post ganglionnaires empruntent des connections longitudinales afin de passer d’un ganglion à l’autre au
niveau de la chaîne para vertébrale. Cette dernière propriété permet à la chaîne de s’étendre des segments cervicaux aux segments
sacrés bien qu’il n’existe pas de neurone pré ganglionnaires quittant la moelle épinière à ce niveau. La chaîne sympathique
cervicale est constituée par des fibres pré ganglionnaires issues de la moelle épinière thoracique. Cette chaîne comprend :
o ganglion cervical supérieur : innerve tête (muscle lisse de l’œil, glande salivaire, muqueuse nasale, etc.)
o ganglions cervicaux moyen et inférieur : innerve le cœur.
2.1.2) Chaîne ganglionnaire sympathique ou chaîne pré vertébrale :
Les fibres pré ganglionnaires passent au travers des ganglions de la chaîne para vertébrale sans s’arrêter et elles aboutissent au niveau de
ganglions pré vertébraux pour former la chaîne pré vertébrale. Ces fibres pré ganglionnaires sont constituées par trois parties distinctes d’un
nerf splanchnique se terminant de façon spécifique dans les ganglions, au niveau des ganglions pré vertébraux :
•
le grand splanchnique : celui-ci va dans le ganglion cœliaque, les fibres postérieures innervant le foie, la rate, l’estomac et les
reins.
•
le petit splanchnique : va dans le ganglion cœliaque et aboutit dans le ganglion mésentérique supérieures : innerve l’intestin grêle
et le côlon.
•
nerf splanchnique lombaire : aboutit au niveau du ganglion mésentérique inférieur : innerve la vessie et les organes génitaux.
2.1.3) Médullosurrénale :
Glande endocrine appartenant aux glandes surrénales se trouvant au dessus des reins. Produit des hormones déversées dans le courant
sanguin. Elles reçoivent une innervation directe des fibres pré ganglionnaires, et au niveau embryonnaire, cette structure à la même origine
que les cellules post ganglionnaires appartenant au SNSymp, cette médullo = ganglion au niveau origine. Si stimulation de la glande,
production :
12
•
•
Adrénaline (A) : ou épinéphrine 20 %
Noradrénaline (NA) : ou norépinéphrine 80 % de la production totale.
Les effecteurs du SNSymp sont :
•
muscles lisses des vaisseaux sanguins, des viscères, organes sécréteurs, muscle cardiaque.
•
follicule pileux.
D’une façon générale, ce SNSymp a une action négative sur les muscles lisses des viscères (inhibe la contraction), et positive sur le reste
des effecteurs.
2.2) SNV Parasympathique (SNPara) :
Les corps cellulaires des neurones pré ganglionnaires sont situés soit dans le tronc cérébral, soit dans la région médullo-sacrée.
Les fibres pré ganglionnaires sont longues car les ganglions sont localisés au voisinage des effecteurs. Les deux grandes régions
médullaires vont donner naissances au SNPara. Les fibres pré ganglionnaires de la région médullaire sacrée se rejoignent pour former le
nerf splanchnique pelvien qui va aboutir dans les ganglions terminaux proches de la vessie, côlon et organes reproducteurs. A partir du
tronc cérébral, 80 % des axones se joignent aux fibres du nerf crânien X (10) = nerf vague, innervant les organes thoraciques et
abdominaux. Les 20 % restants se joignent aux nerfs crâniens pour innervés les organes céphaliques.
2.2.1) Voies efférentes du SNPara au niveau crânien : (rejoint les n. suivants)
•
nerf occulo-moteur = n III : les fibres pré ganglionnaires réalisent un ganglion ciliaire de part et d’autres des yeux, va
commander le sphincter de l’iris.
•
nerf glosso-pharyngien = n. IX : aboutit à un ganglion otique allant innervé les glandes salivaires.
•
nerf vague = nerf pneumogastrique = n. X : (majorité des fibres) très longue, elles aboutissent dans des ganglions situés dans le
thorax et l’abdomen à proximité des organes qu’elles vont innervées (cœur, poumon).
2.2.2) Voies efférentes du SNPara au niveau sacré :
Les fibres se regroupent pour former le nerf splanchnique pelvien, aboutissant à des ganglions situés dans la paroi des viscères qui
l’innervent (côlon, vessie).
2.3) Systèmes afférent au SNA ou SNV :
Elles proviennent des viscères : on ne distingue pas le sympathique du para sympathique. Elles sont communes au voie de la sensibilité
consciente. Plusieurs catégories de récepteurs :
•
mécanorécepteurs : mis en jeu soit par variation de pression (baro-récepteurs), soit par variation au niveau de l’étirement
(tensio-récepteurs).
•
chémorécepteurs = chimio-récepteurs : variation de concentration de substance chimique ou de température.
•
nocicepteurs : déclenchent les stimulis douloureux.
•
Thermorécepteur.
Il existe également une stimulation consciente du SNA, SNV. Ceci se déroule avant le début du repas avec l’augmentation du taux
d’insuline avant l’ingestion d’aliments. Les causes en sont des afférences visuelles, olfactives hypothalamus qui lui même va avoir une
action sur les fibres pré ganglionnaires du tronc cérébral augmentation de la sécrétion d’insuline. Le SNA peut être stimulé de manière
constante.
2.4) Neuromédiateurs du SNA :
•
acétylcholine : sécrétée par les fibres pré et post ganglionnaires parasympathiques.
•
noradrénaline : = norépinéphrine, fibres post ganglionnaires sympathiques et fibres post ganglionnaires innervant les glandes
sudoripares et certains vaisseaux sanguins des muscles squelettiques Ach.
Ces neuromédiateur (NM) auront différents effets en fonction des récepteurs membranaires qui seront portés par les organes cibles.
L’Acétylcholine se fixe sur deux catégories de récepteurs :
•
nicotinique : rôle excitateur uniquement.
•
muscarinique : rôle excitateur ou inhibiteur de l’Acétylcholine. L’agoniste de ce récepteur est la muscarine, toxine produite par
un champignon.
Ex : effet excitateur aux niveau du sphincter de l’iris , inhibiteur du muscle lisse cardiaque.
Pour la noradrénaline (NA) :
•
récepteur α1 et α2 : effet toujours excitateur.
•
récepteur β1 et β2 : effet inhibiteur.
NA stimule davantage les récepteurs α que β.
2 .5) Résumé concernant les principales caractéristiques du SNPara et SNSymp.
3) Physiologie du SNA :
3.1) Notion d’innervation réciproque :
La majorité des structures reçoivent une innervation double réciproque des fibres sympathiques et parasympathiques Il existe des structures
innervées uniquement par le SNSymp = glande sudoripare, médullosurrénale, muscle pilomoteur. L’action des deux systèmes au niveau des
effecteurs est antagoniste.
Ex : dans la vessie, SNSymp = contraction du sphincter, SNPara fait l’inverse. Dans le cœur, SNSymp = augmentation de la fréquence
cardiaque, inverse pour SNPara.
13
SNSymp = action plutôt activatrice, et action plutôt dépressive pour SNPara. Cependant les modifications inverses subies par un organes ne
s’expliquent pas toujours par une innervation alternée de ces deux systèmes.
Ex : contraction de la pupille à la lumière et sa dilatation dans l’obscurité sont gérées par le SNPara. Si émotion violente SNSymp dilatation de la pupille.
3.2) Réactions sympathiques et parasympathiques :
•
réaction SNPara : constitue un système de conservation et de rétablissement de l’énergie de façon majoritaire lors du repos et
récupération. Dans des conditions normales, les influx nerveux parasympathiques vers les glandes digestives et les muscles lisses
du tube digestif domine sur le sympathique digestion et absorption des aliments énergétiques. Action au niveaux du cœur,
abaisse la fréquence. Salivation, production de larmes = réactions provenant d’un influx parasympathique.
•
réaction SNSymp : constitue un système entraînant une dépense d’énergie et ceci pour préparer l’organisme aux situations
d’urgences . Le stress physique, émotif, l’exercice physique et la peur stimule ce système. Les réactions induites = réaction de
lutte ou de fuite qui auront pour effet une dilatation des pupilles, augmentation pression artérielle et fréquence cardiaque,
dilatation des vaisseaux sanguins au niveaux des organes qui participent à la lutte contre le danger, dans le but d’augmenter
l’apport sanguin, augmentation de la fréquence respiratoire et de la glycémie. Les mouvements non essentiels (mouvement
musculaire du tube digestif) seront inhibés ou arrêtés.
3.3) Régulation de l’activité des effecteurs du SNA : l’arc réflexe autonome viscéral :
L’activité propre des organes qui sont innervés par le SNA peut être augmentée ou diminuée quand on stimule les terminaisons
sympathiques. Ces effets sont mis en jeu dans la régulation de la digestion, de la température corporelle arc réflexe autonome viscéral,
pour cela, il provoque soit une contraction ou un relâchement d’un muscle lisse, et il agit sur les sécrétions hormonales d’une glande
endocrine augmentation ou diminution du taux d’hormone produite.
L’arc fait intervenir différents composants :
•
récepteurs = extrémité distale d’un nerf sensitif.
•
système afférent = voies afférentes constituées par des nerfs sensitifs.
•
neurone d’association se trouvant dans le SNCentral formant le centre intégrateur.
•
voie efférente comprenant deux neurones moteurs autonomes :
o pré ganglionnaires.
o post ganglionnaires.
•
l’effecteur viscérale qui produit une réponse adapté.
Par intermédiaire de ces arcs réflexes dont les centres intégrateurs se trouvent soit au niveaux de la moelle épinière, soit la partie inférieures
de l’encéphale.
3.4) Centres d’intégration du SNA :
Hypothalamus = principal centre régulateur du SNA. Les informations issues de celui-ci influencent les centres autonomes du bulbe
rachidien, de la respiration cardiaque et de la moelle épinière. L’hypothalamus reçoit des informations qui sont en rapport avec les
émotions. Sur le plan anatomique, les axones hypothalamiques qui sont issus de différents noyaux forment des faisceaux de fibres qui
aboutissent dans le tronc cérébral et dans le moelle épinière. La partie postérieure et latérale de l’hypothalamus contrôle les systèmes
sympathiques. Si stimulation de la partie postérieures et latérales qui sont constitués de noyaux, augmentation de la fréquence cardiaque,
pression artérielle, dilatation de la pupille, etc. Les parties antérieures et médianes de l’hypothalamus contrôlent le SNPara, effet inverse si
stimulation de ces structures. La régulation du SNA s’effectue par le cortex cérébral et principalement lors d'un stress émotif.
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