Chapitre 1 : Base de la physiologie et homéostasie
I. Champs d’étude de la physiologie
1. Introduction
La physiologie est l’étude des fonctions normales des organismes vivants. Elle permet la conservation de l’individu
(survie) et de l’espèce (reproduction). Elle s’applique au monde végétal, animal et humain.
Physiologie comparée : évolution = apparition de nouveaux organismes à partir d’êtres préexistants (mutations).
Écophysiologie ou physiologie de l’environnement (animaux/habitat) : écosystème = communautés d’êtres vivants
(animaux/végétaux) et leur environnement (biotope).
Physiologie des grandes fonctions (spécialités) :
—> Physiologie des grandes fonctions —> Physiologie des régulations
- Rénale - Relation entre les différents organes
- Cardiovasculaire/respiration - Régulation du milieu intérieur (homéostasie)
- Digestion
Fonction en relation avec le besoin du corps : « pourquoi »
Explication physiologique du mécanisme d’action : « comment »
—> régulation de la pression artérielle :
&*
(120 moty
stolique
diastolique
80mmAg
Le terme le plus important à retenir est l’homéostasie : maintient du milieu intérieur le plus stable possible.
2. Relation structure/fonction
L’anatomie est l’étude de la structure de l’organisme.
La fonction repose sur la structure car un organe n’accomplit que les fonctions permises par sa structure. On a
l’apparition d’une nouvelle fonction si et seulement si on a l’apparition d’une nouvelle structure (enzyme, organe, …).
Anatomie Physiologie
Structure Fonction
La structure et la fonction sont inséparables.
a. Systèmes vivants
Les systèmes vivants sont constitués des mêmes éléments chimiques que les systèmes inertes.
Le carbone C, l’hydrogène H, l’oxygène O et l’azote N représentent 96% de la masse corporelle.
A savoir : il y a plus d’eau chez l’homme (60%) que chez la femme (50%).
Les systèmes vivants sont soumis au lois de la physique/chimie thermodynamique.
Un système est l’ensemble des éléments occupant un domaine de l’espace séparé d’un environnement.
Exemple :
• L’animal est limité par son enveloppe cutanée, en interaction avec l’extérieur.
• La cellule limitée par sa membrane plasmique du milieu extracellulaire (EC). Elle permet de séparer le liquide
extracellulaire (LEC) du liquide intracellulaire (LIC).
, b. Première loi de la thermodynamique
C’est un système ouvert : il y a des échanges d’énergie et de matière avec l’environnement. En effet, il n’y a pas de
création ou de destruction d’énergie, il y a seulement un échange ou une transformation d’énergie.
« Rien ne se perd, rien ne se crée, tout se transforme », Lavoisier, 1789
Équivalence des formes d’énergie : thermique, chimique, mécanique et lumineuse
Rappels :
• 1 Joule = travail d’une force de 1 N pour déplacer son point d’application sur 1 m :
• 1 Calorie = 1000 calorie = 1 kcal = 4,185 kJ = permet de chauffer 1 litre d’eau de 15 à 16°C.
Exemple : Pour le glucose les AG assurent leur oxydation donc necessité d’avoir de l’Oxygène. L’intermédiaire
énergétique est l’ATP (prélever grace à la digestion) et permet de libérer de la chaleur et des déchets métaboliques.
Sur 100% d’énergie :
• 25% vont permettre de fournir un travail
• 75% seront dégagées sous forme de chaleur.
Chez l’Homme et chez les animaux on observe donc un mauvais rendement.
c. Deuxième loi de la thermodynamique
Les systèmes évoluent vers un état d’équilibre stable :
• Thermique : température identique en tout point.
• Mécanique : pression identique en tout point.
• Chimique : composition identique en tout point.
Le système ne subit aucune évolution en fonction du temps. C’est donc un système isolé qui ne possède aucun échange
avec son environnement.
d. En réalité
En réalité, il n’y a pas d’équilibre thermodynamique, les systèmes vivants sont des systèmes ouverts, hors de l’état
d’équilibre.
Exemple : la membrane plasmique constitué d’une bicouche lipidique hydrophobe qui permet de séparer le LIC et le LEC.
Si la concentration en ions est à l’état
d’équilibre entre le LIC et le LEC cela
entraine la mort de la cellule
Il existe un système qui permet de maintenir ce
déséquilibre : la pompe Na+/K+ ATPase = elle
dépense de l’énergie pour transporter, contre le
gradient électrochimique, les ions Na et K.
, e. En résumé
Les systèmes vivants sont donc en lutte continue contre l’équilibre thermodynamique.
Pour qu’une cellule ou qu’un organe vive il est essentiel d’avoir :
• Un maintient du déséquilibre constant
• Un état stationnaire de la répartition ionique
• La pompe Na+/K+ ATP-dépendante (énergie)
• Un équilibre dynamique ou métastable
Les systèmes vivants ont besoin d’un apport continuel d’énergie :
• Énergie chimique des nutriments (chimiotrophe)
• Énergie lumineuse (phototrophe ou autotrophe)
II. Niveaux d’organisation
L’organisation d’un être pluricellulaire repose sur une hiérarchie de niveaux structuraux, chacun s’édifiant à partir du
niveau inférieur. Chaque niveau d’organisation s’accompagne de nouvelle(s) fonction(s). Il peut y avoir des échanges
d’information (échanges bidirectionnels) entre les différents niveaux.
1. Disciplines du vivant
La physiologie est une discipline intégrée elle implique la molécule jusqu’à l’écosystème :
.
.
iç S
S -
S
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I. Champs d’étude de la physiologie
1. Introduction
La physiologie est l’étude des fonctions normales des organismes vivants. Elle permet la conservation de l’individu
(survie) et de l’espèce (reproduction). Elle s’applique au monde végétal, animal et humain.
Physiologie comparée : évolution = apparition de nouveaux organismes à partir d’êtres préexistants (mutations).
Écophysiologie ou physiologie de l’environnement (animaux/habitat) : écosystème = communautés d’êtres vivants
(animaux/végétaux) et leur environnement (biotope).
Physiologie des grandes fonctions (spécialités) :
—> Physiologie des grandes fonctions —> Physiologie des régulations
- Rénale - Relation entre les différents organes
- Cardiovasculaire/respiration - Régulation du milieu intérieur (homéostasie)
- Digestion
Fonction en relation avec le besoin du corps : « pourquoi »
Explication physiologique du mécanisme d’action : « comment »
—> régulation de la pression artérielle :
&*
(120 moty
stolique
diastolique
80mmAg
Le terme le plus important à retenir est l’homéostasie : maintient du milieu intérieur le plus stable possible.
2. Relation structure/fonction
L’anatomie est l’étude de la structure de l’organisme.
La fonction repose sur la structure car un organe n’accomplit que les fonctions permises par sa structure. On a
l’apparition d’une nouvelle fonction si et seulement si on a l’apparition d’une nouvelle structure (enzyme, organe, …).
Anatomie Physiologie
Structure Fonction
La structure et la fonction sont inséparables.
a. Systèmes vivants
Les systèmes vivants sont constitués des mêmes éléments chimiques que les systèmes inertes.
Le carbone C, l’hydrogène H, l’oxygène O et l’azote N représentent 96% de la masse corporelle.
A savoir : il y a plus d’eau chez l’homme (60%) que chez la femme (50%).
Les systèmes vivants sont soumis au lois de la physique/chimie thermodynamique.
Un système est l’ensemble des éléments occupant un domaine de l’espace séparé d’un environnement.
Exemple :
• L’animal est limité par son enveloppe cutanée, en interaction avec l’extérieur.
• La cellule limitée par sa membrane plasmique du milieu extracellulaire (EC). Elle permet de séparer le liquide
extracellulaire (LEC) du liquide intracellulaire (LIC).
, b. Première loi de la thermodynamique
C’est un système ouvert : il y a des échanges d’énergie et de matière avec l’environnement. En effet, il n’y a pas de
création ou de destruction d’énergie, il y a seulement un échange ou une transformation d’énergie.
« Rien ne se perd, rien ne se crée, tout se transforme », Lavoisier, 1789
Équivalence des formes d’énergie : thermique, chimique, mécanique et lumineuse
Rappels :
• 1 Joule = travail d’une force de 1 N pour déplacer son point d’application sur 1 m :
• 1 Calorie = 1000 calorie = 1 kcal = 4,185 kJ = permet de chauffer 1 litre d’eau de 15 à 16°C.
Exemple : Pour le glucose les AG assurent leur oxydation donc necessité d’avoir de l’Oxygène. L’intermédiaire
énergétique est l’ATP (prélever grace à la digestion) et permet de libérer de la chaleur et des déchets métaboliques.
Sur 100% d’énergie :
• 25% vont permettre de fournir un travail
• 75% seront dégagées sous forme de chaleur.
Chez l’Homme et chez les animaux on observe donc un mauvais rendement.
c. Deuxième loi de la thermodynamique
Les systèmes évoluent vers un état d’équilibre stable :
• Thermique : température identique en tout point.
• Mécanique : pression identique en tout point.
• Chimique : composition identique en tout point.
Le système ne subit aucune évolution en fonction du temps. C’est donc un système isolé qui ne possède aucun échange
avec son environnement.
d. En réalité
En réalité, il n’y a pas d’équilibre thermodynamique, les systèmes vivants sont des systèmes ouverts, hors de l’état
d’équilibre.
Exemple : la membrane plasmique constitué d’une bicouche lipidique hydrophobe qui permet de séparer le LIC et le LEC.
Si la concentration en ions est à l’état
d’équilibre entre le LIC et le LEC cela
entraine la mort de la cellule
Il existe un système qui permet de maintenir ce
déséquilibre : la pompe Na+/K+ ATPase = elle
dépense de l’énergie pour transporter, contre le
gradient électrochimique, les ions Na et K.
, e. En résumé
Les systèmes vivants sont donc en lutte continue contre l’équilibre thermodynamique.
Pour qu’une cellule ou qu’un organe vive il est essentiel d’avoir :
• Un maintient du déséquilibre constant
• Un état stationnaire de la répartition ionique
• La pompe Na+/K+ ATP-dépendante (énergie)
• Un équilibre dynamique ou métastable
Les systèmes vivants ont besoin d’un apport continuel d’énergie :
• Énergie chimique des nutriments (chimiotrophe)
• Énergie lumineuse (phototrophe ou autotrophe)
II. Niveaux d’organisation
L’organisation d’un être pluricellulaire repose sur une hiérarchie de niveaux structuraux, chacun s’édifiant à partir du
niveau inférieur. Chaque niveau d’organisation s’accompagne de nouvelle(s) fonction(s). Il peut y avoir des échanges
d’information (échanges bidirectionnels) entre les différents niveaux.
1. Disciplines du vivant
La physiologie est une discipline intégrée elle implique la molécule jusqu’à l’écosystème :
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