Cours de SVTEEHB Terminale D - Éditions L'Essentiel

LES ÉCHANGES CELLULAIRES

• Généralités et Terminologies :

  • Biologie : Science de la vie.

  • Anatomie : Étude de la structure et de la forme des êtres vivants.

  • Cytologie : Étude de la cellule au microscope électronique (utilisation d'électrons).

  • Cellule : Unité biologique de base, limitée par une membrane semi-perméable, capable d'autoreproduction.

  • Organites principaux :

    • Noyau : Contient les chromosomes ($ADN$ et protéines).

    • Ribosomes : Assemblage des protéines.

    • Réticulum Endoplasmique (RE) : Rugueux (synthèse protéines) et Lisse (synthèse lipides, détoxication).

    • Appareil de Golgi : Centre de fabrication et d'expédition des produits cellulaires.

    • Mitochondries : Siège de la production d'énergie cellulaire.

    • Chloroplastes : Contiennent la chlorophylle, siège de la photosynthèse (végétaux).

    • Paroi cellulaire : Caractéristique végétale (cellulose), protège et maintient la forme.

• Concentrations d'une solution :

  • Concentration massique ($Cm$) : $Cm = \frac{m}{V}$ exprimée en $g.L^{-1}$.

  • Concentration molaire (Molarité) : $M = \frac{Cm}{Masse \, Molaire}$ exprimée en $mol.L^{-1}$.

  • Osmolarité : Nombre de particules libres (molécules ou ions) par litre. $Osmolarité = Molarité \times Nombre \, de \, particules \, en \, solution$.

• Phénomène d'Osmose :

  • Définition : Flux de solvant (eau) à travers une membrane hémiperméable du milieu le moins concentré (hypotonique) vers le plus concentré (hypertonique).

  • Pression Osmotique ($Po$) : Force d'attraction exercée par les solutés. Formule : $Po = R \times T \times n$ (où $R = 0,083$, $T$ est la température en Kelvin, $n$ est l'osmolarité).

  • États Cellulaires :

    • Cellule végétale : Turgescente (milieu hypotonique, vacuole gorgée d'eau) ou Plasmolysée (milieu hypertonique, décollement de la membrane).

    • Cellule animale (Hématie) : Hémolyse (éclatement en milieu hypotonique) ou Aspect crénelé (perte d'eau en milieu hypertonique).

• Types de Transports Membranaires :

  • Diffusion Passive : Sans dépense d'énergie ($ATP$), suit le gradient de concentration. Comprend la diffusion libre et la diffusion facilitée (via des perméases).

  • Diffusion Active (Transport Actif) : Nécessite de l'$ATP$ et des protéines de transport (pompes). Se fait contre le gradient de concentration. Exemple : Pompe $Na^{+}/K^{+}$ ATPase (expulse $3 \, Na^{+}$ et absorbe $2 \, K^{+}$).

  • Cytoses : Transport de particules non dissoutes. Endocytose (phagocytose pour les solides, pinocytose pour les liquides) et Exocytose (rejet de substances).

MÉTABOLISME ÉNERGÉTIQUE CHEZ L'HOMME

• Structure de la fibre musculaire striée :

  • C'est un syncytium (cellule plurinucléée) riche en myofibrilles et mitochondries.

  • Sarcomère : Unité contractile située entre deux stries $Z$. Composé de myofilaments épais de myosine et fins d'actine.

  • Bandes : Bande $I$ (claire, actine seule), Bande $A$ (sombre, chevauchement), Zone $H$ (myosine seule).

• Mécanisme de la contraction :

  1. Arrivée d'un potentiel d'action et libération de $Ca^{2+}$ par le réticulum sarcoplasmique.

  2. Fixation du $Ca^{2+}$ sur les filaments facilitant la liaison Actine-Myosine-ATP.

  3. Hydrolyse de l'$ATP$ provoquant le pivotement de la tête de myosine et le glissement des filaments.

  4. Fixation d'une nouvelle molécule d'$ATP$ pour le détachement.

• Voies de restauration de l'ATP :

  • Anaérobie alactique : Utilisation de la phosphocréatine. Réaction rapide (environ 7 secondes). $Phosphocréatine + ADP \rightleftharpoons Créatine + ATP$ (libère $43 \, kJ/mol$).

  • Anaérobie lactique : Glycolyse suivie de la production d'acide lactique. Fournit $2 \, ATP$ par glucose utilisé. Utile pour les efforts intenses de 2 minutes.

  • Aérobie (Respiration) : Utilisation de l'oxygène dans les mitochondries. Dégradation complète du glucose ou des acides gras. Voie des efforts de longue durée.

• Consommation Maximale d'Oxygène ($VO_2 \, max$) :

  • Volume maximal d'oxygène qu'un organisme peut consommer par unité de temps. Dépend de la génétique, de l'âge, du sexe et du mode de vie. Se mesure en $ml/min/kg$ à l'aide d'un ergomètre.

REPRODUCTION SEXUÉE

• Généralités :

  • Reproduction asexuée (un seul individu) vs Sexuée (fusion de gamètes mâle et femelle).

  • Méiose : Succession de deux divisions ($Réductionnelle$ et $Équationnelle$) passant de la diploïdie ($2n$) à l'haploïdie ($n$).

• Gamétogénèse chez les Mammifères :

  • Spermatogénèse : Continue de la puberté à la fin de la vie. Phases : Multiplication (mitoses), Accroissement (spermatocyte $I$), Maturation (méiose), Différenciation (spermiogénèse : formation de l'acrosome et du flagelle).

  • Ovogénèse : Discontinue (s'arrête à la ménopause). Phases : Multiplication et début d'accroissement (stade fœtal), Maturation (bloquée en métaphase $II$ jusqu'à la fécondation).

• Reproduction chez les Spermaphytes :

  • Fleur : Organe reproducteur. Pièces fertiles : Étamines (androcée) et Pistil (gynécée).

  • Double Fécondation : Un anthérozoïde s'unit à l'oosphère ($n$) pour donner l'œuf principal ($2n$, embryon). Le second s'unit aux deux noyaux centraux ($n+n$) pour donner l'œuf accessoire ($3n$, albumen).

• Cycles de développement :

  • Haplophasique : La méiose suit immédiatement la fécondation (phase $n$ prédominante).

  • Diplophasique : La méiose précède la fécondation (phase $2n$ prédominante, cas de l'Homme).

  • Haplodiplophasique : Alternance équilibrée des deux phases.

GÉNÉTIQUE ET HÉRÉDITÉ

• Lois de Mendel :

  1. Uniformité des hybrides de la $F_1$.

  2. Loi de pureté des gamètes (ségrégation des allèles).

  3. Ségrégation indépendante des caractères (pour les gènes indépendants).

• Types de Brassages :

  • Interchromosomique : Disjonction aléatoire des chromosomes homologues en anaphase $I$. Produit $2^n$ types de gamètes ($2^{23}$ chez l'homme).

  • Intrachromosomique : Échange de fragments entre chromosomes homologues (Crossing-over) en prophase $I$. Rompt le linkage partiel.

• Mutations :

  • Géniques (Ponctuelles) : Délétion, Insertion, Inversion, Substitution. Peuvent être silencieuses, faux-sens ou non-sens (codon STOP précoce).

  • Chromosomiques : Anomalies de nombre (Trisomie 21 ou syndrome de Down, Syndrome de Turner $XO$, Syndrome de Klinefelter $XXY$) ou de structure (translocation).

NEUROPHYSIOLOGIE

• Le Neurone : Unité fonctionnelle. Composé d'un corps cellulaire (péricaryon), de dendrites (récepteurs) et d'un axone (transmetteur).

• Potentiels Électriques :

  • Potentiel de Repos (PR) : Différence de potentiel de $-70 \, mV$, maintenue par la pompe $Na^{+}/K^{+}$.

  • Potentiel d'Action (PA) : Signal de type « tout ou rien ». Phases : Dépolarisation (entrée $Na^{+}$), Repolarisation (sortie $K^{+}$), Hyperpolarisation.

  • Propagation : De proche en proche (fibres amyélinisées) ou saltatoire (fibres myélinisées, plus rapide).

• La Synapse :

  • Transmission chimique via des neurotransmetteurs (ex: acétylcholine, GABA).

  • PPSE (excitateur) vs PPSI (inhibiteur).

  • Sommation : Spatiale (plusieurs synapses actives simultanément) ou Temporelle (stimulations rapprochées d'une seule synapse).

  • Substances Psychotropes : Modifient la synapse (ecstasy, cocaïne, morphine, curare).

RÉGULATIONS ET IMMUNITÉ

• Glycémie : Maintenue à $1 \, g/L$. Insuline (cellules $\beta$, hypoglycémiante) favorise le stockage. Glucagon (cellules $\alpha$, hyperglycémiante) favorise la libération de glucose par le foie.

• Pression Artérielle : Régulée par voie nerveuse (barorécepteurs du sinus carotidien, nerf $X$, système sympathique) et hormonale (système Rénine-Angiotensine, $ADH$, Aldostérone).

• Immunité :

  • Soi et Non-soi : Reconnaissance via le complexe majeur d'histocompatibilité ($CMH$ ou $HLA$).

  • Cellules : Lymphocytes $B$ (anticorps, humorale) et Lymphocytes $T$ ($CD_4$ auxiliaires, $CD_8$ cytotoxiques).

  • SIDA : Virus $VIH$ (rétrovirus) détruisant les $LT_4$. Phases : Primo-infection, Asymptomatique, Stade SIDA (maladies opportunistes).

  • Aide médicale : Vaccination (préventive, mémoire) vs Sérothérapie (curative, immédiate).

GÉOLOGIE ET SECOURISME

• Tectonique des Plaques : Déplacement de la lithosphère sur l'asthénosphère. Zones d'accrétion (dorsales), zones de subduction (fosses), zones de collision et failles transformantes.

• Secourisme :

  • Étapes : Protéger, Alerter, Secourir.

  • Obstruction des voies aériennes : 5 claques dans le dos, méthode d'Heimlich (compressions abdominales).

  • Hémorragie : Compression directe, point de compression, garrot en dernier recours.

  • Réanimation (RCP) : 30 compressions thoraciques pour 2 insufflations.

ENVIRONNEMENT ET BIOTECHNOLOGIE

• Entomophagie : Consommation d'insectes pour leurs protéines (3 fois plus que le bœuf), sels minéraux ($Ca, \, Fe, \, Zn$) et vitamines.

• Énergies Renouvelables : Solaire (photovoltaïque/thermique), Éolienne, Hydraulique, Géothermie, Biomasse, Biogaz (fermentation anaérobie produisant du $CH_4$).

• Recyclage : Valorisation des déchets plastiques (transformation en pavés) et du papier (économie d'eau et d'énergiex).