Dr BOGGIO
Le corps humain : introduction
2.2 Cycles de la vie et grandes fonctions
IFSI Dijon - Promotion COLLIERE 2014-2015
1
Objectif du cours de Biologie : comprendre les maladies (la pathologie) et pouvoir expliquer aux patients le fonctionnement du corps humain. Acquérir le niveau licence.
Un seul intervenant : avantages et inconvénients…
Différents outils: un livre, un enseignement oral, un cours écrit, des travaux dirigés et un travail personnel.
Différentes façons de travailler mais pour tous :
Des allers et retours nécessaires dans le cours. On ne peut pas tout comprendre au premier passage.
Une langue à maîtriser : vocabulaire scientifique et vocabulaire de liaison.
Nécessité impérative d’étudier au fur et à mesure. Un mot expliqué lundi sera utilisé couramment vendredi et celui qui ne connaît pas le sens du mot na pourra pas bénéficier du cours…
Exemple : anabolisme.
Intérêt de l’étymologie qui sera expliqué à chaque fois.
Lexique bien fait et indispensable.
Certains mots seront éclairés ultérieurement.
Validation personnelle : Questions type, à la fin de chaque chapitre, bien utiles Le Corps humain : Introduction
Biologie : étude des êtres vivants
Biologie humaine : étude du corps humain
Anatomie : étude et description
- de la structure et de la forme du corps et de ses parties - des relations de ces parties les unes avec les autres ;
Ces relations sont appelées les rapports anatomiques.
Anatomie macroscopique : anatomie à l’œil nu Ana : à travers
Tomie : d’un verbe grec : couper
Etymologie : anatomie = couper à travers comme disséquer (Cf. section), Séparation par dissection des organes puis section des organes
pour observation et description à l’œil nu.
En général « anatomie » sans précision = « anatomie macroscopique », expression inusitée.
Anatomie microscopique :
Etude et description des structures avec un microscope.
Terme peu utilisé
On dit : « cytologie » pour l’étude des cellules « histologie » pour l’étude des tissus
Physiologie :
étude du fonctionnement du corps et de ses parties
Divisions. Exemples : neurophysiologie (fonctionnement du système nerveux), physiologie cardiaque, physiologie cardiovasculaire, physiologie respiratoire…
Anatomie et physiologie,
souvent enseignées séparément, sont en réalité indissociables.
Cohérence étroite entre la structure (anatomie) et la fonction (physiologie) Les structures sont adaptées aux fonctions
(Théorie de l’évolution des espèces).
Organisation du corps humain Figure 1.1.
Différents niveaux d’organisation
Assurant finalement une grande complexité
Niveau chimique
Atomes. Exemples : O, H, C…
non spécifiques de la matière vivante Molécules = combinaison d’atomes.
Niveau cellulaire
Une cellule = la plus petite unité structurale et fonctionnelle organisée de la matière vivante = la base de la matière vivante.
Exemple : cellule musculaire lisse.
La cellule est formée d’organites cellulaires, structures qui constituent la cellule.
Ex : membrane cellulaire, noyau…
(Les organites cellulaires sont constitués de molécules.
Les cellules ont des formes et des tailles variées, adaptées à leurs fonctions.
Niveau tissulaire.
Un tissu est un groupe de cellules qui concourent à une même fonction élémentaire. Ex : tissu musculaire, tissu nerveux…
Niveau des organes.
Un organe est une structure constituée de plusieurs tissus. Ex : vaisseau sanguin, organe constitué de 3 tissus (épithélium, tissu musculaire lisse, tissu conjonctif).
Un organe exerce une ou plusieurs fonctions parfois complexes.
Exemple : l’intestin grêle est un organe composé de plusieurs tissus. Cet organe intervient dans la digestion des aliments.
Niveau des systèmes = ensemble d’organes accomplissant une fonction générale commune.
Exemple : système digestif Chaque organe à sa tâche
mais le travail des organes est coordonné (collaboration)
Exemple : la digestion = transformation des aliments pour les rendre utilisables utilise le travail de plusieurs organes.
Niveau de l’organisme, dernier niveau, celui de l’être humain
A chaque niveau d’organisation, il y a des points communs
(exemple : toutes les cellules ont une membrane cellulaire) et des différences
(exemple : dans un tissu, les cellules ne sont pas reliées entre elles de la même façon) permettant à chaque structure d’assurer une fonction différente.
Les différents systèmes (n = 11 pour Marieb, mais ça se discute)
Système tégumentaire
Enveloppe externe du corps = peau Quasi imperméable
Protection contre les agressions externes
Rôle dans la régulation (réguler = maintenir un équilibre) de la température corporelle notamment par l’excrétion de la sueur (glandes sudoripares).
La peau synthétise (= fabrique) la vitamine D
Elle reçoit des informations sur l’environnement (température, pression)
Système osseux
= squelette
Os, cartilages, articulations et ligaments Forme une charpente, solide et mobile
Charpente sur laquelle les muscles agissent pour produire le mouvement Protection de certains organes (encéphale, poumons)
Siège de l’hématopoïèse : formation des globules sanguins Réserve de certains sels minéraux
Système musculaire (squelettique)
= ensemble des muscles dits squelettiques, fixés sur le squelette Propriété unique : la contraction
Les muscles sont des machines.
Ils assurent la mécanique du corps
en se contractant puis en se décontractant (= relaxant) : déplacement des os les uns par rapport aux autres = mouvement
Mouvements : manipulation, locomotion (déplacement), expression faciale, ventilation (terme mieux approprié que respiration)...
Certains muscles se contractent en permanence : maintien d’une posture, sans mouvement.
Production de chaleur
N.B. Il y a des cellules musculaires dans d’autres organes (le cœur, le tube digestif, le système urinaire…). Mais elles ne font pas partie du système musculaire squelettique.
Système nerveux
Système de régulation rapide
= une partie centrale : encéphale + moelle épinière (NB : bien distinguer moelle épinière et moelle des os) + une partie périphérique : nerfs + récepteurs sensoriels
Le système nerveux permet de réagir (réaction) rapidement aux stimulations (stimulation
= stimulus = variation d’une grandeur)
qui viennent de l’extérieur (exemple : la survenue d’un bruit)
ou de l’intérieur du corps (exemple : le changement concentration en oxygène dans les cellules).
Les récepteurs sensoriels détectent ces stimulus
et envoient des messages (= influx nerveux) par les nerfs, aux centres nerveux (encéphale et moelle épinière)
lesquels déclenchent, par l'intermédiaire d'autres nerfs, une réponse dite motrice :
modification d’une contraction musculaire
ou d’une sécrétion glandulaire (= fabrication et déversement d'une substance par une glande ou une cellule d'une glande)
En outre : encéphale = siège des fonctions mentales supérieures (mémoire, compréhension, décision…) : possibilité de décider par soi-même l’exécution d’un acte moteur (et non plus en réaction à un stimulus).
Système endocrinien
Système de régulation lente.
Comprend des organes ou des tissus, parfois des cellules isolées, appelés « glandes endocrines ».
Ils sécrètent (= fabriquent et rejettent) des molécules appelées hormones, rejetées dans le sang. Elles sont transportées vers d’autres organes ou tissus dont elles modifient le
fonctionnement.
Par différence avec le système nerveux, le système endocrinien règle des processus relativement lents et complexes :
croissance, reproduction, utilisation des nutriments (molécules contenues dans les aliments) par les cellules…
Système cardiovasculaire
Cœur (pompe) et vaisseaux sanguins Assure la circulation du sang
Une partie du sang (plasma et cellules appelées globules rouges) assure une fonction de véhicule :
transporte l’oxygène, le CO2, les nutriments, les hormones, les déchets… d’un endroit à un autre.
D’autres cellules du sang ont d’autres fonctions (exemple : les globules blancs participent à la lutte de l’organisme contre les infections).
Système lymphatique
Vaisseaux lymphatiques et ganglions (= nœuds) lymphatiques + rate + amygdales…
Il a un rôle complémentaire au système cardiovasculaire Il recueille les liquides qui sont sortis des vaisseaux et les ramène dans le sang.
Il renferme des cellules (globules blancs) qui détruisent les microbes et participent à l’immunité.
Système respiratoire
Il est représenté essentiellement par les poumons
qui communiquent à l’extérieur par les voies respiratoires.
Les poumons sont formés de très nombreux sacs minuscules : les alvéoles pulmonaires.
A travers les parois de ces alvéoles, l’oxygène provenant de l'air ambiant entre dans le sang et le CO2 est rejeté du sang vers les alvéoles puis dans l'air ambiant.
Système digestif
Il comprend le tube digestif et des organes annexes.
Le tube digestif traverse le corps.
Il s’étend de la bouche à l’anus.
Les parties du tube sont : œsophage, estomac, intestin.
Il reçoit les aliments et les dégrade en nutriments (digestion).
Les organes annexes sont surtout le pancréas et le foie. Ils ont d'ailleurs d’autres rôles que celui de la digestion.
Le passage des nutriments et de l’eau de l'intérieur (= lumière) du tube digestif vers le sang est l’absorption.
La partie non digérée des aliments et certains déchets sont excrétés dans les selles.
Système urinaire
Il comprend les reins et les voies urinaires Il excrète certains déchets en dehors du corps.
Mais surtout : il régule la quantité d’eau du corps (équilibre hydrique), la quantité de sels minéraux (équilibre électrolytique) dans le corps et le pH du sang (équilibre acidobasique)
Système génital
Le système génital de la femme est différent de celui de l’homme.
Ils assurent conjointement la reproduction.
Ils comprennent des glandes (testicules et ovaires)
qui produisent des cellules génitales, les gamètes (spermatozoïdes et ovules) et des hormones génitales (testostérone et œstrogènes)
Ils comprennent aussi des organes externes dont la complémentarité permet l’accouplement et donc le passage des spermatozoïdes dans le système génital féminin.
Chez la femme, l’utérus est le siège de développement du fœtus et les glandes mammaires servent à nourrir le nouveau-né.
LE MAINTIEN DE LA VIE
Ces systèmes sont spécialisés,
mais ils collaborent tous au maintien de la vie
c’est-à-dire les grandes fonctions qui assurent ce maintien de la vie, les grandes fonctions vitales.
Quelles sont ces grandes fonctions ? Le maintien des limites
Tout organisme vivant doit assurer le maintien des limites entre lui-même et l’extérieur ! C’est banal mais essentiel !
Au niveau cellulaire : toutes les cellules du corps sont bordées par une membrane qui permet le passage
de l’extérieur de la cellule vers l’intérieur de ce qui lui est nécessaire et le passage de l’intérieur vers l’extérieur de ce qui lui est inutile ou nuisible.
Au niveau du corps entier : le système tégumentaire protège le corps du dessèchement, des microbes, des effets nocifs de l’environnement (UV, substances chimiques).
Le mouvement
Il est nécessaire à la vie, notamment la locomotion et la manipulation.
L’absence de mouvement entraîne la mort et nécessite une assistance.
Il associe le système osseux et le système musculaire (squelettique).
Mais il a besoin du système cardiovasculaire et du système digestif pour apporter l’oxygène et les nutriments nécessaires au fonctionnement des muscles.
L’excitabilité
C’est la faculté de l’organisme à percevoir les changements de l’environnement (=
stimulus) mais aussi les changements à l’intérieur du corps et d’y réagir de façon adéquate.
Exemples :
une piqûre entraîne un retrait de la zone piquée ;
une augmentation de la concentration de gaz carbonique dans le sang entraîne une augmentation de la ventilation.
Toutes les cellules sont plus ou moins excitables. Les cellules nerveuses sont très excitables et communiquent rapidement entre elles. Le système nerveux est donc déterminant dans l’excitabilité.
La digestion
C’est le processus de dégradation des aliments en molécules plus simples, les nutriments.
Ceux-ci passent dans le sang ou la lymphe et sont transportés par le système cardiovasculaire jusqu’aux cellules.
C’est le système digestif qui remplit cette fonction.
Le métabolisme
C’est l’ensemble des réactions chimiques dans les cellules.
Il comprend :
le catabolisme, dégradation de substances complexes en substances plus simples l’anabolisme, phénomène inverse, élaboration de substances plus complexes à partir de substances plus simples
Le catabolisme libère de l’énergie grâce à la présence d’oxygène.
Cette énergie est temporairement stockée
sur des molécules d’adénosine triphosphate (ATP) qui mettent l’énergie à disposition pour l’anabolisme et les autres activités de la cellule,
par exemple la contraction, s‘il s’agit d’une cellule musculaire.
Remarque : Le passage de l’énergie d’une forme à une autre, par exemple de l’énergie chimique à l’énergie mécanique
n’a jamais un rendement de 100%.
La différence apparait sous forme de chaleur qui est une énergie inutilisable.
Cette chaleur qui donne au corps sa température est dissipée dans l’environnement.
Le métabolisme est donc en relation avec
le système digestif qui assure l’arrivée de nutriments, le système respiratoire qui fournit l’oxygène,
le système cardiovasculaire qui transporte les nutriments et l’oxygène dans tout l’organisme,
le système urinaire qui élimine certains déchets.
La régulation du métabolisme (équilibre entre anabolisme et catabolisme) est assurée par des hormones du système endocrinien.
L’excrétion
C’est l’élimination des déchets de l’organisme,
c’est-à-dire des substances inutiles ou potentiellement toxiques si elles s’accumulaient.
L’excrétion se fait surtout dans les selles (système digestif) et les urines (système urinaire), mais aussi, pour le gaz carbonique, dans l’air expiré par les poumons (système respiratoire) et un peu par le système tégumentaire.
Cf. Schéma 1.3. Exemples de relations fondamentales entre divers systèmes de l’organisme.
« Le système tégumentaire protège l’ensemble du corps de l’environnement. Les systèmes digestif et respiratoire sont en contact avec l’environnement. Ils permettent l’entrée des
nutriments et de l’oxygène, qui sont distribués par le sang dans le système cardiovasculaire à toutes les cellules.
Les déchets de l’alimentation et du métabolisme sont éliminés par les selles, les urines et l’air expiré. »
Deux fonctions particulières
La reproduction
La vie est au service de la Vie.
La reproduction est la fonction de produire des descendants, de durer au-delà de la mort.
Au niveau des cellules : il s’agit de la division cellulaire (= mitose).
Une cellule-mère donne deux cellules-filles.
Les mitoses assurent la croissance et la réparation des lésions
Au niveau de l’organisme : la reproduction est la fabrication d’un nouvel être humain. Elle met en jeu deux systèmes génitaux et deux systèmes endocriniens.
La croissance
C’est l’augmentation des dimensions de l’organisme Elle suppose :
des multiplications cellulaires (mitoses)
des activités de synthèse cellulaire (anabolisme) légèrement supérieures aux activités de dégradation (catabolisme)
HOMEOSTASIE
Notion de « milieu intérieur »
(mieux que « milieu interne » comme dit Marieb) :
C’est ce qui est à l’intérieur du corps mais à l’extérieur des cellules :
notamment le plasma sanguin et les liquides interstitiels (= liquide interstitiel), liquides qui sont entre les cellules.
L’environnement du corps est variable.
L’intérieur des cellules est de composition variable : cela dépend de leur métabolisme, de leur activité
Mais le milieu intérieur, celui qui baigne les cellules, a une composition à peu près constante = homéostasie.
« à peu près » et non pas « exactement », c’est-à-dire à l’intérieur de limites étroites Glycémie, taux de sodium, pH, température,
dans le milieu intérieur sont à peu près constants L’homéostasie n’est pas un état sans changement, mais un état d’équilibre dynamique
ce qui suppose des mécanismes régulateurs.
Tout changement dans un sens est rapidement corrigé.
La plupart des systèmes contribuent à l’homéostasie.
Mais deux systèmes sont particulièrement impliqués : le système nerveux et le système endocrinien
car ils assurent la communication entre les autres systèmes par des signaux électriques (système nerveux)
ou des hormones transportées dans le sang (système endocrinien).
Histoire : de l’algue bleue à l‘homme. « Puisque les cellules n’avaient plus accès à la mer, la mer est venue aux cellules. »
Mécanismes de régulation de l’homéostasie
= quatre éléments Figure 1.4
1) Un facteur contrôlé = « la variable »
Exemple : pression artérielle, pH, glycémie (taux de sucre dans le sang) 2) Un récepteur (ou capteur) : structure qui détecte le changement de la variable (ce changement est appelé stimulus) et le traduit en une information, un signal électrique ou hormonal
3) Un centre de régulation
qui reçoit par une voie dite afférente, le signal, l’information provenant du récepteur.
Ce centre de régulation fixe le niveau auquel la variable doit être maintenue Ce niveau est la valeur de référence.
Le centre de régulation analyse l’information reçue.
Il évalue la variation de la variable par rapport à la valeur de0 référence.
Il détermine la réponse ou la réaction correctrice.
Il adresse l’information nécessaire par une voie efférente à :
4) Un effecteur (en général des cellules glandulaires ou des cellules musculaires) Il y a parfois plusieurs effecteurs.
L’effecteur reçoit les ordres du centre régulateur par voie efférente.
Il les exécute.
La réponse de l’effecteur est une rétroaction (en anglais feed-back) qui agit sur le stimulus.
Le plus souvent, il s’agit d’une rétro-inhibition (feed-back négatif) : action qui diminue le stimulus
[Très exceptionnellement il s’agit d’une rétroactivation : renforcement du processus (coagulation, accouchement).
Mais il ne s'agit plus alors de régulation.]
Exemple de rétro-inhibition : la thermorégulation
Elle assure le maintien de la température du corps à 37°C Si la température du corps tend à diminuer (stimulus), des récepteurs nerveux, les thermorécepteurs, sont alertés.
Ils transmettent l’information par voie afférente nerveuse à des centres nerveux
(dans ce cas l’hypothalamus, région de l’encéphale).
L’hypothalamus contient la valeur de référence (37°C).
Il engage par voie effectrice des réponses correctrices : frisson, contractions musculaires, excrétion de la sueur, pour augmenter ou diminuer la température corporelle.
Le système est analogue
à un appareil de chauffage muni d’un thermostat.
Quand la température mesurée par un thermomètre
descend en-dessous de la valeur de consigne (= valeur de référence), le chauffage se met en route
et il s’arrête quand la température atteint la valeur de consigne.
Une telle régulation évite qu’un petit déséquilibre ne s’aggrave.
Autres exemples à étudier plus tard : la régulation de la pression artérielle, de la glycémie,
de la concentration de sodium dans le sang…
