Transcript TD de physiologie

T.D. Physiologie 2004
EXERCICE 1
1. Quelles sont les sciences qui étudient :
a. La disposition et les formes des structures
internes
du corps
L’anatomie
b. Le fonctionnement des structures corporelles
La physiologie
La Physiologie est l’étude du rôle des différentes
fonctions de l’organisme dans le maintien de la vie
L’homéostasie : le maintien des limites
physiologiques
Un certain stimulus (stress)
perturbe l’homéostasie dans un
état contrôlé
qui est surveillé par les
Composantes
d’un système
de rétroaction
récepteurs
qui envoient de l’
information à un
centre de régulation
qui reçoit l’information et fournit une
réponse au
effecteurs
qui provoquent un changement ou une
réaction
qui modifie l’état contrôlé
Retour à l’homéostasie quand
la réaction ramène l’état
contrôlé à la normale
EXERCICE 1
2. Quels sont les niveaux d’organisation du corps humain ?
1. le niveau chimique (molécules)
2. le niveau cellulaire (les cellules sont constituées d’organites
cellulaires)
3.
le niveau tissulaire (les tissus sont des groupes de cellules qui
remplissent une même fonction avec)
4. le niveau des organes (un organe est une structure composée d’au
moins 2 types de tissus, souvent les 4 types : vaisseau sanguin)
5. le niveau des systèmes (chaque système est constitué d’organes
qui travaillent ensemble pour accomplir une même fonction)
6. le niveau de l’organisme (ensemble de tous les systèmes
travaillant de concert pour le maintien de la vie et la pérennité de
l’espèce).
EXERCICE 1
3. Quels sont les grands types tissulaires de l’organisme
humain ?
4 types :
- le tissu épithélial = tissu de revêtement
- le tissu musculaire
cellules
- le tissu conjonctif : 3 composants
(cellules + fibres + substance fondamentale)
- le tissu nerveux
fibres
Substance
fondamentale
Types d ’épithélium
Épithélium
pavimenteux (ou
squameux) simple
(une seule couche
de cellules)
Épithélium
cubique simple
Épithélium
prismatique (ou
cylindrique)
simple
Les épithéliums sont classés selon la forme
des cellules et le fait qu'il y ait une ou
plusieurs couches de cellules.
Épithélium
pavimenteux
stratifié
Épithélium
cubique
stratifié
Épithélium
prismatique
(cylindrique)
stratifié
Membrane basale
Tissus musculaires
= Cellules :
• Allongées
Trois types de muscles:
Muscle squelettique
Muscle lisse
Muscle cardiaque
• Excitables
• Contractiles
Suite à une excitation,
les cellules
musculaires peuvent
se raccourcir. Elles se
contractent.
On reconnaît plusieurs sortes de
tissus conjonctifs:
• Conjonctif lâche
• Conjonctif adipeux
• Conjonctif fibreux
• Tissu osseux
• Sang
Les neurones
• Cellules excitables (peuvent réagir à un
stimulus)
• Cellules peuvent communiquer entre elles
par des influx nerveux
• Ne peuvent pas se reproduire après la
naissance
EXERCICE 1
4. Quels sont les principaux
l’organisme humain ?
11 systèmes :
tégumentaire
osseux
musculaire
nerveux
endocrinien
cardio-vasculaire
respiratoire
lymphatique
digestif
urinaire
génital
appareils/systèmes
de
EXERCICE 2
Donnez les principales fonctions de la membrane plasmique
Rôles généraux
Délimite la cellule de son environnement
Contrôle les échanges cellulaires avec le milieu via
les phénomènes membranaires
Permet aux cellules de se reconnaître entre elles et
de s'agréger en tissus (grâce aux sucres de
surface)
Permet le déclenchement du processus
immunitaire.
La membrane plasmique
= 2 couches de lipides
dans lesquelles sont
insérées des
protéines
Des sucres s'attachent à
la surface externe de
la membrane.
Transport membranaire

2 types de mouvement à travers la membrane
plasmique :
- passif (les molécules traversent la membrane
sans que la cellule fournisse d'énergie).
- actif (la cellule dépense une énergie
métabolique (ATP) pour transporter la substance
en question à travers la membrane)
pompage + transport vésiculaire
EXERCICE 3
Définir les différents termes :
Glycolyse = Voie d’Embden-Meyerhof : voie métabolique qui aboutit à
la dégradation du glucose en 2 molécules de pyruvate (ou lactate)
Glycogénolyse = Dégradation des réserves de glycogène en glucose
(foie et muscle)
Glycogénèse = Synthèse du glycogène a partir du glucose
Néoglucogénèse = synthèse de glucose à partir de ses précurseurs
(pyruvate, lactate, glycérol, AA)
Lipolyse = dégradation des triglycérides en acides gras et glycérol
Protéolyse = dégradation des protéines
EXERCICE 4
Quelles sont les différentes filières énergétiques
permettant de fournir l’énergie nécessaire à la
contraction musculaire ?
L’énergie nécessaire à la contraction musculaire est fournie par l’ATP
= Adénosine triphosphate
L’énergie est « stockée » dans les liaisons covalentes (=liaisons
pyrophosphate) entre les groupements phosphate de l’ATP : la
rupture d’une de ces liaisons libère une quantité importante d’énergie
(7 kcal/mole).
L’ATP reçoit l’énergie provenant de la dégradation des molécules de
lipides, protéines et glucides et transmet cette énergie aux fonctions
cellulaires.
B.
L’ATP : molécule
énergétique
EXERCICE 4
Quelles sont les différentes filières énergétiques
permettant de fournir l’énergie nécessaire à la
contraction musculaire ?
L'ATP est resynthétisé soit :
- par le pôle des phosphagènes (Phosphocréatine = PCr),
- par phosphorylation du substrat dans la voie glycolytique
-par l’intermédiaire de la phosphorylation oxydative dans les mitochondries
→ Il existe 3 filières énergétiques : 2 filières anaérobies et une filière
aérobie
• les filières anaérobies correspondent à des réactions ne nécessitant pas
d'oxygène :
- la filière anaérobie alactique ou le système des phosphagènes ou
système ATP - PCr,
- la filière glycolytique
• la filière aérobie ou le système oxydatif correspond à des réactions
nécessitant de l'oxygène.
Resynthèse de l’ATP grâce à
la PCr
= filière anaérobie alactique ou le système des phosphagènes
la filière glycolytique

La glycolyse
consomme 2 ATP

Elle permet la
resynthèse de 4 ATP

 bilan net : gain de 2
ATP
Glucose + 2 ADP + 2 Pi + 2 NAD+ → 2 pyruvate + 2 ATP + 2 H2O + 2 NADH
la filière aérobie ou le système
oxydatif
la filière aérobie ou le système
oxydatif
Substrat dégradé
2 H + + 2 eTransporteurs d’électrons
H2
2H+ +2e-
ATP
ATP
ATP
2 H2O
EXERCICE 5
Lors d’un exercice musculaire, de nombreuses
adaptations physiologiques se produisent dont
certaines sont visibles ou perceptibles. Quels sont
ces signes et les organes ou tissus impliqués dans
leur apparition ?
Système musculaire
Mouvements + Production de
chaleur
Filières énergétiques et types
d’exercice :
- Anaérobie alactique
- Anaérobie lactique
- Aérobie
Système musculaire
Adaptation musculaire au type d’exercice :
Aérobie :
- amélioration de la perfusion musculaire induite par une augmentation du
nombre de capillaires par fibre musculaire et du nombre de capillaires par
surface de section du muscle.
- amélioration de l'efficacité du métabolisme oxydatif induite par
l'augmentation du nombre et de la taille des mitochondries dans le muscle
squelettique,
- augmentation du contenu musculaire en myoglobine de 75-80 % et
stimulation de l'activité d'enzymes oxydatives
- stimule l'utilisation des graisses
Anaérobie
- stimulation de l'activité d'enzymes de la filière ATP PCr et glycolytique,
- augmentation du pouvoir tampon des muscles (but : permettre de supporter
des niveaux plus élevés de lactates et ainsi de retarder la fatigue).
Système cardio-vasculaire
Transport :
- gaz (O2, CO2)
- nutriments
- déchets
• A l’exercice, adaptation
diverses et spécifiques
Le débit sanguin musculaire
(fonctionnement), cardiaque
(fonctionnement) et cutané
(thermorégulation)
augmentent au détriment
d’autres organes, moins
essentiels à l’exercice. (reins,
système digestif, ..)
Système cardio-vasculaire
• à l'exercice les muscles actifs consomment beaucoup
plus d‘02 et de substrats énergétiques. Les processus
métaboliques sont activés et génèrent des sous produits
qu'il faut éliminer.
•Lors d'un exercice prolongé ou réalisé à la chaleur, la
température centrale s'élève. Si l'exercice est intense des
ions H+ apparaissent dans le muscle et dans le sang ce
qui diminue le pH.
• Le système cardio vasculaire doit répondre au mieux à
l'augmentation des besoins, en optimisant les conditions
de transport.
Système respiratoire
Adaptation à l’exercice
↑ l’apport en oxygène (VO2 max)
↑ l’évacuation du gaz
carbonique
Système nerveux
Contrôle de l’ensemble des
fonctions
- stimule l’activité musculaire
- en assure la coordination et la
régulation
Système endocrinien
Régulation - Sécrétion d’hormones:
- contrôle de la glycémie
- …..
Système osseux
Soutien et protection des organes
Charpente sur laquelle agissent les
muscles
Système tégumentaire
Thermorégulation : transpiration
EXERCICE 6
Décrivez les phénomènes nécessaires à la
production d’un potentiel d’action.
Elle repose sur 2 caractéristiques fondamentales de
la membrane plasmique des cellules excitables
soit :
- Existence d’un potentiel de repos,
- Présence de canaux ioniques spécifiques.
Potentiel de repos : -70 mV
Forces qui maintiennent le potentiel de repos

Le potentiel de repos est maintenu par les propriétés de
perméabilité de la membrane plasmique et par des pompes
dans la membrane qui font entrer les ions K+ et sortir les ions
Na+.
Le potentiel d'action
Les neurones peuvent réagir à un stimulus (excitabilité).
Réaction = ouverture de canaux à sodium de la membrane
Baisse d ’ions + à l’extérieur
Hausse d ’ions + à l’intérieur
ENa
Fermeture des
canaux Na+
Pointe
Ouverture des
canaux K+
Potentiel
d ’action
0mV
Dépolarisation
Entrée de Na+
Ouverture
des canaux Na+
Seuil -55mV
Repos -70mV
EK
Repolarisation
sortie de K+
Fermeture des
canaux K+
EXERCICE 7
Couplage excitation contraction : Complétez et
commentez la figure ci-contre
(0) Le neurotransmetteur
libéré (Ach) diffuse à
travers la membrane
synaptique et se lie
aux récepteurs de
l’acétylcholine situés
sur le sarcolemme
(1) Le potentiel d’action
ainsi produit se
propage le long du
sarcolemme et des
tubules T
(2) Le potentiel d’action
déclenche la
libération du Ca2+
présent dans les
citerne terminales du
RS
(3) Les ions calcium se lient à la
troponine (TnC) ; la
troponine change de
structure tridimensionnelle,
ce qui élimine le masque
maintenu par la
tropomyosine ; les sites de
liaison de l’actine sont
exposés
(4) Contraction : les têtes de
myosine s’attachent aux sites
de liaison de l’actine et s’en
détachent un grand nombre
de fois, tirant ainsi les
filaments d’actine vers le
centre du sarcomère ;
l’énergie nécessaire au
fonctionnement de ce cycle
est fournie par l’hydrolyse de
l’ATP
(5) Après la fin du potentiel
d’action, le Ca 2+ est
réabsorbé dans le réticulum
sarcoplasmique
(6) La tropomyosine masque à
nouveau le site de liaison ; la
contraction prend fin et la
fibre musculaire se détend
EXERCICE 8
Orientez, légendez et complétez le schéma suivant
Orientation :
Haut
Externe,
dehors,
latéral
Interne,
dedans,
médial
bas
Légende : articulation du genou
1 : Fémur
2 : ménisque interne
3 Ligament latéral externe (LLE)
6 :Ligament latéral interne (LLI)
7 : Tibia ou région de la pâte d’oie
8 : ligament croisé antéro-externe (LCAE)
9 : ménisque interne
10 : Ligament croisé postéro interne (LCPI)
11 : rotule
EXERCICE 9
Quels sont les mécanismes à l'origine des contractions du cœur ? Comment la
fréquence cardiaque est-elle contrôlée ?
•Le muscle cardiaque génère sa propre impulsion électrique ce qui lui permet de
se contracter de manière rythmique, sans l'aide du système nerveux. En
l'absence de toute stimulation nerveuse ou humorale, la fréquence cardiaque
intrinséque se situe aux environs de 70 à 80 bpm
•Les 4 éléments principaux qui entrent dans la constitution du système de
conduction cardiaque sont :
•le nœud sinusal de Keith Flack
•le nœud atrio ventriculaire ou d'Aschoff Tawara
•le faisceau atrio ventriculaire ou faisceau de His
•le réseau de Purkinje
•Le nœud sinusal constitue le pacemaker du cœur. C'est lui qui commande et
coordonne l'activité de tout le reste du muscle cardiaque ou myocarde.
EXERCICE 9
Quels sont les mécanismes à l'origine des contractions du cœur ? Comment la
fréquence cardiaque est-elle contrôlée ?
•La fréquence et l'efficacité de ses contractions peuvent varier dans les
conditions normales en réponse à la mise enjeu de trois systèmes
•le système nerveux parasympathique
•le système nerveux sympathique
•le système endocrinien (hormones)
Système nerveux autonome
 Sympa   Fréquence card.   Débit cardiaque
 Para   Fréquence card.   Débit cardiaque
Système endocrinien
EXERCICE 10
Expliquez pourquoi la vitesse de l’écoulement sanguin varie
dans les différentes régions du système cardio-vasculaire.
Le débit sanguin est le volume de
sang qui s’écoule dans un
vaisseau, dans un organe ou dans
l’ensemble du réseau vasculaire en
une période donnée.
Vitesse du sang = débit /section
vasculaire
La vitesse de l’écoulement est
inversement proportionnelle à
l’aire de la section transversale
totale des vaisseaux. Dans les
capillaires, la lenteur de
l’écoulement sanguin permet le
déroulement des échanges
nutriments-déchets.
EXERCICE 10
Expliquez pourquoi la vitesse de l’écoulement sanguin varie dans les
différentes régions du système cardio-vasculaire.
L’autorégulation est l’adaptation locale automatique du débit sanguin aux
besoins immédiats des divers organes. Elle repose sur des facteurs
chimiques locaux qui causent la dilation des artérioles et qui ouvrent les
sphincters précapillaires. Les mécanismes de régulation myogènes sont
déclenchés par les variations de la pression artérielle.
EXERCICE 11
Par quel mécanisme d’échange les nutriments, les déchets et les gaz
respiratoires sont-ils transportés entre le sang et le compartiment interstitiel ?
Par diffusion : toujours selon le gradient de concentration : les substances vont
des régions où elles sont plus concentrées aux régions où elles le sont moins.
Les capillaires n’ont pas tous la même perméabilité (cellules endothéliales des
sinusoïdes du foie disjointes, dans l’encéphale, capillaires continus=barrière
hémato-encéphalique)
Les solutés hydrosolubles (acides aminés, glucides) empruntent les fentes
intercellulaires remplies de liquides (et parfois les pores)
Les molécules liposolubles (comme les gaz respiratoires) diffusent directement
à travers la bicouche de phospholipides de la membrane plasmique des cellules
endothéliales
Des vésicules cytoplasmiques assurent le transport de quelques grosses
molécules (protéines)
L’absorption dans l’intestin grêle
• Eau
• Monosaccharides
• Acides aminés
• Minéraux
• Vitamines
hydro-solubles
Absorption par
Osmose
Diffusion
Transport actif
EXERCICE 12
Quels sont les paramètres physico-chimiques qui déterminent la direction de
l’écoulement des gaz au cours de la respiration ?
Par diffusion : pour les gaz, c’est le gradient de pression partielle qui détermine
la direction de l’écoulement
Echanges gazeux : respiration externe (échanges alvéolaires)
· S’EFFECTUE ENTRE LES
ALVÉOLES (air alvéolaire)
ET LES CAPILLAIRES
PULMONAIRES (sang)
CO2
O2
Capillaire pulmonaire
· À TRAVERS LA MEMBRANE
ALVÉOLO-CAPILLAIRE
· CHAQUE GAZ DIFFUSE SELON SON GRADIENT DE
PRESSION PARTIELLE (élevée → faible)
JUSQU’À ÉQUILIBRE (air et sang ont la même pression partielle).
EXERCICE 13
Expliquez l’influence qu’ont sur la ventilation pulmonaire la résistance des
conduits aériens, la compliance et l’élasticité pulmonaire ainsi que la tension
superficielle dans les alvéoles.
1. La résistance causée par la friction dans les conduits
aériens entrave le passage de l’air et fait obstacle à la
respiration. Les bronches de dimension moyenne sont les
conduits qui opposent le plus de résistance à l’écoulement de
l’air.
2. La compliance pulmonaire dépend de l’élasticité du tissu
pulmonaire et de la flexibilité du thorax. Lorsque l’une ou
l’autre diminue, l’expiration devient un processus actif et
nécessite une dépense d’énergie.
3. La tension alvéolaire superficielle du liquide alvéolaire tend
à réduire la taille des alvéoles, ce à quoi s’oppose le
surfactant.
Facteurs physiques influant sur la ventilation
pulmonaire

Résistance des conduits aériens
E = ΔP/R (E=écoulement, ΔP=Patm-Palv, R= résistances)
Maximale pour bronches de moyen calibre
↑ en cas de bronchoconstriction (asthme)

Compliance pulmonaire
→ Elasticité pulmonaire : CL = ΔV/Δ(Palv-Pip)
ΔV=variation de volume pulmonaire,
Δ(Palv-Pip)= variation de pression transpulmonaire → maintient les
alvéoles ouvertes

Tension superficielle dans les alvéoles
Elevée si uniquement eau (molécule polaire)→ affaissement des
alvéoles
↓ grâce au surfactant pulmonaire (phospholipides+glycoprotéines)
EXERCICE 14
Donnez les six processus fonctionnels décrivant l’activité du système digestif.
1. L’ingestion ou entrée de la nourriture
2. La propulsion ou déplacement des aliments dans le
tube digestif
3. La digestion mécanique qui assure le mélange de la
nourriture et son fractionnement
4. La digestion chimique ou dégradation enzymatique
5. L’absorption ou transport des produits de la digestion
à travers la muqueuse intestinale en direction du sang
6. La défécation ou évacuation des produits non digérés
(féces)
Les étapes de la digestion
• Ingestion
• Propulsion : déglutition et péristaltisme
• Digestion mécanique
• Digestion chimique
• Absorption
• Défécation
EXERCICE 15
Décrivez le « parcours » d’une molécule de protéine après son ingestion.
1. Dans l’estomac : la pepsine (sécrétée par les
glandes gastriques) en présence d’HCl dégrade les
protéines en gros polypeptides
2. Dans l’intestin grêle, les enzymes pancréatiques
(trypsine, chymotrypsine et carboxypeptidase)
fragmentent les gros polypeptides en petits
polypeptides et petits peptides
3. Dans l’intestin grêle, les enzymes intestinales de la
bordure en brosse (aminopeptidase,
carboxypeptidase et dipeptidase) terminent la
dégradation en acides aminés
4. Les acides aminés sont ensuite absorbés par
transport actif dans la cellule épithéliale de l’intestin
grêle puis diffusent dans le liquide interstitiel et le
sang des capillaires des villosités
EXERCICE 15
Décrivez le « parcours » d’une molécule de protéine après son ingestion.
EXERCICE 15
Décrivez le « parcours » d’une molécule de protéine après son ingestion.