Physiologie Animale I

1. Historique

Concept introduit par Claude Bernard (19e siècle) : milieu intérieur liquide indispensable aux réactions chimiques cellulaires.

2. Apparition

Chez organismes triblastiques de grande taille, milieu intérieur (liquide extracellulaire) entoure les cellules, relais entre milieu extérieur et cellules internes.

3. Définition

Milieu intérieur : milieu extracellulaire où se réalisent échanges d’eau et solutés avec les cellules.

4. Compartiments du milieu intérieur

• Lymphatique :
  • Interstitiel (lymphe interstitielle entre cellules)
  • Circulant (lymphe canalisée dans vaisseaux lymphatiques, relai entre sang et interstitium)
• Plasmatique : contenu des vaisseaux sanguins, système fermé, mis en mouvement par le cœur.
  Chez invertébrés : hémolymphe unique, système ouvert.

5. Importance physiologique

• Relai entre milieu extérieur et cellules profondes.
• Homéostasie : maintien stable des paramètres du milieu intérieur malgré variations extérieures.
• Solvatation par l’eau favorisant transfert de matière.
• Potentiels d’action grâce à différences ioniques entre milieu intra- et extracellulaire.

6. Caractéristiques physico-chimiques

• Eau corporelle : 50-60% du poids, varie selon sexe, âge, tissu, adiposité.
• Mesure volumes par dilution de marqueurs spécifiques (ex : inuline pour LEC).
• Volumes : LEC = 20%, LIC = 40% masse corporelle.
• Composition chimique :
  • LEC (plasma + lymphe) riche en Na+, Cl-, HCO3-, glucose, protéines dans plasma seulement.
  • LIC riche en K+, Mg2+, phosphates, protéines.
• Maintien des différences ioniques par pompe Na+/K+ ATPase (expulse Na+, fait entrer K+).

7. Mouvements liquidiens

• Entre plasma et interstitium via endothélium capillaire, régulés par pression hydrostatique et pression oncotique (hypothèse de Starling).
• Entre interstitium et LIC via membrane plasmique, iso-osmotiques (~290 mOsmol/L).
• Perturbation osmotique extracellulaire entraîne déplacement d’eau entre compartiments.
• Échanges ioniques régulés par pompes et échangeurs membranaires (Na+/K+ ATPase, Na+/H+).

8. Équilibre externe

• Échanges permanents d’eau et électrolytes entre milieu intérieur et extérieur via peau, poumons, reins, tube digestif.
• Maintien dynamique des bilans hydriques et électrolytiques.

1. Composition du sang

• Tissu conjonctif liquide : plasma + éléments figurés (45% volume sanguin).
• Volume sanguin total ~5 L adulte.

2. Éléments figurés

• Globules rouges (érythrocytes) : 5 Tera/L, anucléés, transport O2/CO2 via hémoglobine, durée de vie 120 jours.
• Globules blancs (leucocytes) : 7-10 Giga/L, défense immunitaire, divisés en:
  • Polynucléaires (neutrophiles, éosinophiles, basophiles)
  • Monocytes (deviennent macrophages)
  • Lymphocytes (B, T, NK)
• Plaquettes (thrombocytes) : fragments cellulaires, rôle dans coagulation, durée de vie 8-12 jours.

3. Hématopoïèse

• Production des éléments figurés dans moelle osseuse (adulte) et organes hématopoïétiques embryonnaires.
• Régulation par facteurs hormonaux (ex : érythropoïétine pour globules rouges).

4. Hémostase

• Primaire : vasoconstriction + agrégation plaquettaire formant clou plaquettaire.
• Secondaire (coagulation) : cascade enzymatique transformant fibrinogène soluble en fibrine insoluble, stabilisant le caillot.
• Fibrinolyse : dissolution du caillot par plasmine.

5. Groupes sanguins

• Basés sur antigènes à la surface des globules rouges (systèmes ABO et Rh).
• Compatibilité sanguine essentielle pour transfusions.

1. Notion

Maintien dynamique de la stabilité des paramètres du milieu intérieur malgré variations externes.

2. Boucle de régulation

1. Variable régulée (paramètre à maintenir)
2. Détecteur (capteur mesurant la variable)
3. Centre intégrateur (compare valeur mesurée au point de consigne)
4. Effecteurs (corrigent la variable via rétrocontrôle négatif)

3. Contrôle

• Modulation possible du point de consigne (ex : fièvre).
• Imbrication de plusieurs boucles pour un même paramètre (ex : pression artérielle).

1. Définitions

• Système endocrinien : glandes sécrétant hormones dans le sang, régulation et communication.
• Hormone : substance chimique agissant à faible concentration sur cellules cibles via récepteurs spécifiques.
• Types d’action : autocrine, paracrine, endocrine.

2. Nature chimique des hormones

3. Mécanismes d’action

• Hormones hydrosolubles : récepteurs membranaires, activation seconds messagers.
• Hormones liposolubles : récepteurs intracellulaires, modulation transcription.

4. Contrôle de la sécrétion

• Stimulus hormonal, humoral, nerveux.
• Régulation par rétrocontrôle (feedback), autocontrôle, modulation du récepteur.

5. Axe hypothalamo-hypophysaire

• Hypothalamus : neuro-hormones (libérines, statines) via système porte vers antéhypophyse.
• Hypophyse :
  • Antéhypophyse (adénohypophyse) : sécrétion d’hormones trophiques (TSH, ACTH, FSH, LH) et directes (GH, prolactine).
  • Posthypophyse (neurohypophyse) : stockage et libération ocytocine et vasopressine (ADH).

6. Hormones principales

7. Glandes endocrines majeures

• Thyroïde : follicules (T3, T4), cellules C (calcitonine).
• Parathyroïdes : parathormone (régule calcium sanguin).
• Pancréas : îlots de Langerhans (insuline, glucagon, somatostatine).
• Surrénales :
  • Cortex (minéralocorticoïdes, glucocorticoïdes, androgènes).
  • Médullosurrénale (adrénaline, noradrénaline).

1. Organisation du système nerveux

• SNC : encéphale + moelle épinière, centre d’intégration.
• SNP : nerfs et ganglions, communication entre SNC et organes.
• Voies afférentes : sensitives, vers SNC.
• Voies efférentes : motrices, vers organes effecteurs.
• SN somatique : contrôle muscles squelettiques (volontaire).
• SN autonome (végétatif) : contrôle organes internes (involontaire), divisé en sympathique (activateur) et parasympathique (inhibiteur).

2. Tissu nerveux

• Neurones : cellules excitables, transmettent influx nerveux.
• Cellules gliales (névroglies) : soutien, nutrition, myélinisation, protection immunitaire.

3. Potentiel de repos

• Différence de concentration ionique (K+ élevé intracellulaire, Na+ extracellulaire).
• Perméabilité sélective membrane (perméable au K+).
• Maintien par pompe Na+/K+ ATPase.

4. Potentiel d’action (PA)

• Dépolarisation suivie de repolarisation via ouverture canaux Na+ puis K+.
• Loi du tout ou rien : seuil ~ -50 mV.
• Propagation sans perte d’intensité, vitesse dépend du diamètre et myélinisation.
• Intensité du stimulus codée par fréquence des PA et nombre de neurones activés.

5. Potentiels gradués (PG)

• Modifications locales, variables en amplitude, sur courtes distances (dendrites, corps cellulaire).

6. Synapses

• Jonctions fonctionnelles entre neurones ou entre neurone et cellule effectrice.
• Types : neuro-neuronales, neuro-musculaires, neuro-glandulaires.
• Synapses électriques : gap junctions, transmission rapide bidirectionnelle.
• Synapses chimiques : neurotransmetteurs libérés dans fente synaptique, transmission unidirectionnelle, délai.

7. Neurotransmetteurs

• Classes : acétylcholine, monoamines (catécholamines, sérotonine, histamine), acides aminés (excitateur : glutamate; inhibiteur : GABA), peptides (endorphines).

8. Transmission synaptique

1. Stockage neurotransmetteur en vésicules.
2. Arrivée PA, ouverture canaux Ca2+.
3. Fusion vésicules, libération neurotransmetteur.
4. Fixation sur récepteurs postsynaptiques.
5. Génération potentiel postsynaptique (excitateur ou inhibiteur).
6. Inactivation par enzymes, recapture, diffusion.

9. Zone gâchette

• Début du PA, située à la jonction axone-corps cellulaire.

1. Généralités

• Muscle : tissu capable de contraction et production de force.
• Propriétés : excitabilité, contractilité, extensibilité, élasticité, tonicité.
• Fonctions : mouvement, posture, stabilité articulaire, thermorégulation.
• Types : squelettique (volontaire), cardiaque (involontaire, rythmique), lisse (involontaire).

2. Muscle strié squelettique

• Cellules longues, multinoyautées, striées (sarcomères).
• Organisation : fibres musculaires entourées d’endomysium, faisceaux par périmysium, muscle entier par épimysium.
• Sarcomère : unité contractile, alternance bandes A (épais) et I (fins).
• Filaments fins : actine, tropomyosine, troponine (TnC fixe Ca2+, TnI inhibe myosine, TnT lie tropomyosine).
• Filaments épais : myosine II (têtes, cou, queue).
• Protéines accessoires : titine (élasticité, centrage), nébuline, α-actinine.

3. Contraction musculaire

• Théorie du glissement des filaments (Huxley) : filaments fins glissent sur épais, raccourcissement sarcomère.
• Déclenchée par PA, libération Ca2+ du réticulum sarcoplasmique.
• Jonction neuromusculaire : synapse entre motoneurone et fibre musculaire, récepteurs nicotiniques à ACh.

4. Métabolisme musculaire

• ATP stocké insuffisant, régénération par :
  • Créatine phosphate (anaérobie, immédiat, 10-15 s)
  • Glycolyse anaérobie (formation acide lactique, 10 s à 2 min)
  • Glycolyse aérobie (phosphorylation oxydative, >2 min)

5. Types de fibres musculaires squelettiques

6. Muscle cardiaque

• Cellules striées, contraction rythmique spontanée.
• Couplage électrique par jonctions communicantes (gap junctions).
• Structure : diades (tubules T + réticulum sarcoplasmique), noyau central unique.
• Contrôle par système nerveux végétatif (sympathique accélère, parasympathique ralentit).
• Vascularisation par artères coronaires.

7. Muscle lisse

• Cellules non striées, contraction lente et soutenue, involontaire.
• Organisation en faisceaux dans organes creux et parois vasculaires.
• Filaments : actine (sans troponine), myosine, filaments intermédiaires (desmine, vimentine).
• Contraction régulée par Ca2+ intracellulaire via calmoduline et MLCK (phosphorylation myosine).
• Relâchement par pompes calciques et antiports Ca2+/Na+.
• Types variés selon localisation et fonction.