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Psychophysiologie

L1S1

Notions fondamentales en biologie
I.

DEFINITIONS

Biologie = c’est l’étude des êtres vivants, de la vie : Bio (grec) = vie / Logos (grec) = parole, discours
Etre vivant = être organisé qui a la capacité de ce : Nourrir (autotrophe ou hétérotrophe), se reproduire
(rapport asexuée et sexuée) et communiquer avec son environnement
Microscope photonique : basique, la source d’éclairage est la lumière, on peut analyser les GR, les ovules.
Microscope électronique : faisceau d’électron, permet d’analyser des choses extrêmement petites :
bactéries, pollen.

II.

LES MOLECULES DU VIVANT
A. Des atomes aux molécules

Atome = plus petite unités du vivant. A = privatif / Tomos (grec) = divisible
Un atome est constitué d’un noyau (protons chargé positivement et neutrons neutre) et d’électrons (chargé
négativement) qui gravitent autour du noyau à la vitesse de la lumière.
Les électrons autour du noyau sont organisés sous forme de couche :
-

1ère couche : K, contient au max 2 électrons

-

2ème couche : L, contient au max 8 électrons

-

3ème couche : M, contient au max 18 électrons

Dans un atome, le nombre d’électrons qui gravitent autour du noyau correspond au nombre de protons à
l’intérieur du noyau = nombre atomique
Exemple :

15P

donc 15 protons, 15 électrons

Tableau périodique des éléments ( Mendeleïev, 1869) :
Dans chaque colonne les éléments ont les mêmes propriétés.
 18 colonnes : les éléments d’une même colonne constituent une famille chimique :
o Colonne 1 : métaux alcalins
o Colonne 2 : métaux alcalino-terreux
o Colonne 17 : halogènes
o Colonne 18 : gaz rares
 7 périodes
Règles de l’Octet : tendance à arranger la dernière couche d’électrons de façon à atteindre la composition du
gaz rare qui est le plus proche.

Les ions positif = Cation, perte d’électron ; les ions négatif = Anion, gain d’électron
pH= quantité d’ions H+ dans une solution pH = -log [H+]
0< PH< 7 = acide, PH= 7= neutre, 7<PH<14 = basique
ATTENTION : Plus la solution est basique plus elle est corrosive.

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B. Les molécules organiques
Molécule organique = molécule qui possède au moins 1 atome de Carbone.
Le C peut accepter 4 liaisons avec d’autres atomes de C, H, O, N, P, S
Liaison = mise en commun d’électron entre 2 atomes
Le carbone ce lie avec 4H pour former le Méthane
a. Les glucides
Ce sont des sucres qui sont solubles dans l’eau, composés de C, H et O.
Petites molécules= elles sont sources d’énergie car facilement disponible, transportée dans le sang et
accessible par les cellules
Grosses molécules = réserves énergétique (amidon, glycogène)
Les glucides vont être dégradés soit en présence d’O2 = Respiration cellulaire, permet de fournir à la cellule
l’énergie dont elle a besoin, va donner du CO2, de l’H2O ou des déchets comme l’urée.
Ils peuvent aussi être dégradés en absence d’O2 =Fermentation.
Nomenclature des glucides :
Molécule unique = Monosaccharide (3 à 7 C) :
Hexose 6C (=glucose, galactose, mannose, fructose)
Pentose 5C (= ribose et désoxyribose)
2 molécules = Disaccharide : saccharose (= glucose + fructose), lactose (= galactose +glucose), maltose.
Nombreuses molécules = Polysaccharide : cellulose (= plusieurs glucose, c’est le principal constituant des
végétaux), amidon (= réserve énergétique chez les plantes), chitine, glycogène etc.
b. Les lipides
Ce sont des graisses, insolubles dans l’eau, composés de C, H, et O.
Propriétés hydrophobes : n’aime pas l’eau, ce sont des constituants importants des membranes cellulaires
Forme principale de stockage de l’énergie
Nomenclature des lipides :
Molécule unique = Acide gras, Cholestérol
3 acides gras + glycérol = Triglycéride
2 acides gras + glycérol + phosphate = Phospholipides
c.

Les acides gras

Ce sont de longues chaines composés de C et H, saturés ou insaturés en fonction du nombre de
double liaison entre les atomes de C.
 Acides gras saturé
Etat solide à T° ambiante, peu assimilable, aucune double liaison
 Acide gras insaturé
Etat liquide à T° ambiante, facilement assimilable, plusieurs double liaison : mono insaturé
ou polyinsaturés
Les acides gras essentiels: fonction de la position de la première double liaison

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oméga 3 (1ère double liaison sur le C3) : on les retrouve dans l’alimentation, à plusieurs rôles :
approvisionnement en Oxygène des cellules, effet anti-inflammatoire, anti vieillissement.
oméga 6 (1ère double liaison sur le C6) en
d. Le cholestérol
On une structure cyclique, 4 cycles = stéroïdes
Ce sont les constituants des membranes cellulaires (stabilité et maintien)
Est un composé hydrophobe, transporté par des lipoprotéines :

Lipoprotéines à haute densité (HDL) : bon cholestérol, transporte le cholestérol jusqu’au foie ou il
sera dégradé et pourra être recyclé.
Lipoprotéines à basse densité (LDL) : mauvais cholestérol, transporte le cholestérol dans le sang
jusqu'à la cellule, si on a un défaut de captation par les cellules ont aura des plaques de cholestérol
dans les artères = athéromes, augmentent le risque de maladies vasculaires
e. Triglycérides
Il y a 3 acides gras + glycérol (= 3 C + 3 OH) = triglyceride (stockage, hydrolysable)
f. Phospholipides
2 acides gras + glycérol + phosphate = phospholipide
Le groupement phosphate forme une tête hydrophile et les deux AG forme la queue hydrophobe.
Principal constituant des membranes cellulaires = bicouche lipidique avec tête hydrophile en EC et les
queues Hydrophobe en IC.

C. Les protéines
Le constituant le plus important de l’organisme, elles sont composées d’atomes de C H O N S P.
Elles ont des fonctions multiples et sont très important pour le fonctionnement de l’organisme.
Fonctions
Soutien
Mvmts cellulaires
Transporteurs
Enzymes
Stockage alimentaire
Immunité
Hormones
Récepteurs

Exemple
Collagène, kératine
Actine tubuline
Hémoglobine
Lactase
Ovalbumine
Ac
Insuline

L’unité de base la protéine est l’acide aminé => peptide (2 à 50 Aa) => protéine (>50 Aa)
a. Les acides aminés
20 Aa dont 10 sont dit essentiels car non synthétisé par l’organisme.
Un Aa est composé d’une fonction acide -COOH, une amine –NH2et d’un radical dont la nature peut varier.
Il existe des radicaux apolaires (hydrophobes) ou polaire (hydrophile) qui peuvent être chargé + ou 6 ou
neutre.

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b. Le peptide, la protéine : La liaison peptidique
Une liaison covalente de très haute énergie qui s’établit entre la fonction acide d’un Aa et la fonction amine
d’un autre AA avec élimination d’une molécule d’eau. La séquence et la nature des Aa est très importante.
Il y plusieurs niveaux d‘organisation : structure primaire, secondaire, tertiaire, quaternaire.
-

Primaire : la chaine d’Aa, la séquence.

-

Secondaire : formation d’hélice (a) ou feuillet plié grâce à la formation de liaisons hydrogènes.

-

Tertiaire : Attraction entre les structures secondaires.

-

Quaternaire : assemblage de plusieurs chaines.

c. Les acides nucléiques
Support de l’information génétique, toutes les cellules d’un être vivant possède le même ADN qui
correspond au programme de cet être vivant. Grâce à cet ADN on peut faire un CLONE.
Ils sont composés d’unités appelés les nucléotides qui s’assemblent pour former des poly nucléotides : ADN
…désoxyribo… et ARN…ribonu...
 Nucléotides :
o

base (A T -U- C G) : pyrimidine (A T U) et Thymine (C G)

o

sucre (pentose) : ribose ou désoxyribose

o

Phosphate

NUCLEOSIDE

 Poly nucléotides : les nucléotides se lient entre sucre et phosphate pour former un brin
o

ADN : A T C G, double brin en hélice.

Les bases de nucléotides s’apparient en paires (AT CG) une pyrimidine avec une thymine
o

ARN : A U C G, monobrin

Il en existe 3 catégories : messager (copie d’une partie d’ADN ; plan des protéines), ribosomique
(constitue les ribosomes ; atelier de synthèse) et de transfert (adaptateur)

III.

LA CELLULE

Unité fondamentale du vivant, le plus petit ensemble capable d’exercer des fonctions vitales essentielles.
Il existe 2 types de cellules :
Procaryote

Eucaryote

ADN

Une seule molécule

Plusieurs molécules formant
chacune un chromosome

Noyau

Diffus, pas de noyau

Délimité par une membrane
nucléaire

Absents

Nombreux

Organites

A. Cellule procaryote : la bactérie
Découverte par Pasteur et Koch au début du 19ème.
Organisme unicellulaire microscopique de forme variable qui peut être utile (flore intestinale,
agroalimentaire…) ou pathogène
Elles peuvent avoir une forme sphérique dite « coques » (staphylocoque, salmonelle…) ou bâtonnet
« bacilles » (Escherichia, bacille…)

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Il existe une grande diversité de bactéries en fonction de leur source d’énergie, de leur besoin en oxygène,
de leur milieu de vie…
Elles se reproduisent par division simple, 2 cellules filles à partir 1 cellule mère.
-

Allongement de la bactérie

-

Duplication de l’ADN et des organites

-

Formation d’un septum

-

Séparation

Elles ont un fort pouvoir de prolifération puisqu’elles se divisent toutes les 30 min. L’ensemble de cellules
provenant d’une même lignée s’appelle une colonie.
Elles sont détruites par les antibiotiques, la pénicilline a été découverte par Fleming en 1928.
La cible des antibiotiques sont :
-

Paroi des bactéries : pénicilline

-

Duplication de l’ADN : actinomycine

-

Formation des protéines : streptomycine

Mais les bactéries peuvent devenir résistantes, elle apparait lorsqu’une souche normalement sensible
devient résistante suite à une mutation spontanée avec une fréquence faible.
L’antibiotique ne provoque pas les mutations mais sert à sélectionner les souches résistantes.

B. Le virus
C’est un parasite de cellule, ce n’est pas une cellule ! Il est 10 fois plus petit que les bactéries.
Ils sont formés d’un acide nucléique et d’une enveloppe de protéines appelée capside.
Virus a ADN : Verrues, herpès, varicelle, myxomatose…
Virus à ARN : rhume, fièvre jaune, grippe, oreillons, rougeole, rage, VIH…
Pour se reproduire ils utilisent la machinerie de la cellule.
Exemple : VIH (Syndrome d’immunodéficience acquise)
Il s’attaque aux globules blancs, entre le moment où on attrape le virus et ou la maladie se déclare il peut y
avoir 10 ans…
Les virus sont détruits par les défenses de l’organisme stimulées par les vaccins. Le principe du vaccin est
d’injecter un virus atténué ou tué qui entraine la formation d’Ac spécifiques et en grand nombre. Ce
conditionnement permet à l’organisme une défense importante et rapide lors d’une véritable infection.
Cependant il arrive que de nouvelles souches plus virulentes apparaissent, il faut donc créer un nouveau
vaccin car l’ancien n’est plus efficace.

C. Cellule eucaryote
Caractéristique des protiste, animaux, plantes et champignons. Elle est composée de nombreuses structures
fonctionnelles différentes appelées organites.
Elle est délimité par une bicouche phospholipidique appelé membrane plasmique. Elle contient un noyau
délimité par une membrane, il renferme les chromosomes. Les organites sont situés dans le cytoplasme, ils
sont également délimités par une membrane.
a. La membrane plasmique
Elle est associée à des protéines impliquées dans la communication avec le milieu extérieur et à des glucides
impliqués dans la protection.

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Elle forme un espace clos en constante communication avec l’extérieur grâce à l’exocytose (vers l’extérieur)
et l’endocytose (vers l’intérieur).
b. Le noyau
Il est délimité par l’enveloppe nucléaire perforée de pores nucléaires qui permettent le passage de
l’information génétique vers le cytoplasme.
Il contient l’ADN sous forme de chromosome ou de chromatine (ADN décondensé). Le nucléole contient les
ARNr.
Un caryotype est l’ensemble des chromosomes d’un individu ordonné par taille. Il est propre à chaque
espèce. (23 paires de chromosomes pour l’Homme)
Anomalie trisomie 21 ou Turner (X0)
c. Mitochondrie
Double membrane une interne qui présente des crêtes et une externe. Elle permet de produire de l’énergie
sous forme d’ATP, c’est un nucléotide triphosphate issue de la respiration cellulaire à partir des glucides
(cycle de Krebs = 38 ATP à parti d’un glucide 6C) et des lipides (Beta oxydation= 45 ATP à partir d’un lipide à
6C).

IV.

DU GENE A LA PROTEINE

La synthèse des protéines se fait à partir de l’ADN, plus particulièrement d’un gène qui est transcrit en ARNm
puis traduit en protéine.
Transcription dans le noyau :
-

ARN polymérase reconnait les signaux génétiques permettant de démarrer et terminer la synthèse.

-

Elle se fixe sur la double hélice puis l’ouvre

-

Elle lie des nucléotides complémentaires à la séquence d’ADN.

-

ARNm formé sort du noyau par les pores.

Traduction dans le cytoplasme :
-

ARNm se fixe au ribosome

-

ARNt ramène l’acide aminé

NB : ARNm composé de nucléotides (A U C G) et protéine composé d’acides aminés.
Un groupe de 3 nucléotides forme un codon qui correspond à un acide aminé. C’est ce que l’on appelle le
code génétique, il est universel (commune à tous les êtres vivants) et redondant (1 acide aminé = plusieurs
codons différents)

V.

DIVISION CELLULAIRE
A. Réplication d’ADN

C’est l’autoreproduction de l’ADN.
-

Hélicase ouvre le double brin d’ADN.

-

ADN polymérase incorpore les nouveaux nucléotides.

B. Cycle cellulaire
Interphase phase la plus longue qui comprend :
-

G1 croissance de la cellule

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-

S Réplication

-

G2 préparation de la division

C. Mitose (reproduction conforme)
Division d’une cellule mère en 2 cellules filles identiques entre elles et à leur mère.

VI.

-

Prophase : condensation de l’ADN en chromosomes

-

Métaphase : positionnement des chromosomes dans le plan équatorial

-

Anaphase : division des chromosomes en 2 chromatides qui migrent vers les pôles.

-

Télophase : chromatides se décondensent en chromatine et il y a formation de deux cellules filles
par division du cytoplasme et reconstitution des enveloppes nucléaires.

REPRODUCTION ET HEREDITE
A. Reproduction sexuée

Elle est caractérisée par deux étapes : la gamétogénèse (méiose) et la fécondation.
a. Méiose
M1
-

Prophase 1 : Condensation des chromosomes et regroupement des chromosomes homologues (
Crossing over)

-

Métaphase 1 : Alignement des paires de chromosomes sur la plaque équatoriale

-

Anaphase 1 : Migration de chaque chromosome vers les pôles.

-

Télophase 1 : Division du cytoplasme.

 On obtient 2 cellules filles ayant un chromosome de chaque
M2
-

Prophase 2 : Enveloppe nucléaire se disperse.

-

Métaphase 2 : Alignement des chromosomes sur la plaque.

-

Anaphase 2 : Chromatides migrent vers les pôles.

-

Télophase 2 : Division du cytoplasme

 On obtient 4 cellules filles haploïdes
b. Gamétogénèse
Chez l’homme ça se passe dans les tubes séminifère = spermatogénèse
Chez la femme ça se passe dans les ovaires = ovogénèse
Jours

1

Cycle ovarien

Phase folliculaire

Cycle hormonal

LH/FSH

Cycle utérin

Menstruation

14

28
ovulation

Pic
d’œstrogène
Prolifération
l’endomètre

L’ovocyte est fécondable les 6 à 24h après la fécondation.

Chute
hormones

Phase lutéale
des Augmentation
progestérone

de Phase sécrétoire

de

Menstruation

la

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Fécondation dans la trompe.
Division
Nidation du blastocyste du 6ème au 12ème jour

c. Hérédité
Paire de chromosome homologue composé d’un chromosome du père et d’un chromosome de la mère. Ils
peuvent avoir ou non des allèles identiques.
-

Allèles identiques : individus homozygote

-

Allèles différentes : individus hétérozygote

Certains allèles sont dominants et d’autres récessifs.



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