Module 4: L’homéostasie SBI4U

Idées clés Les conditions internes que les organismes peuvent tolérer sont strictement limitées. Le maintien de l’homéostasie dépend de mécanismes de rétroaction. Les facteurs environnementaux peuvent modifier l’homéostasie.

Attentes Décrire l’anatomie et la physiologie des systèmes endocrinien, nerveux et excréteur. Analyser les mécanismes de rétroaction qui maintiennent l’équilibre chimique et physique. Analyser les répercussions sur la société et la santé de certaines réglementations liées à la consommation de produits naturels ou chimiques.

Question du projet final Quel est l’effet de la caféine ou des stéroïdes sur l’homéostasie?

3 chapitres Chapitre 8: Le système nerveux Chapitre 9: Le système endocrinien Chapitre 10: L’excrétion

Chapitre 8: Le système nerveux et l’homéostasie Encéphalopathie traumatique chronique (ETC) Maladie d’Alzheimer

Activité de départ: Aussi mince qu’une coquille d’oeuf Individuellement ou équipes de 2 10 mins de fabrication Essai Répondre aux questions #1 à 5

8.1: Les systèmes et appareils de l’organisme humain et l’homéostasie

Degrés d’organisation biologique du corps humain *

L’homéostasie Ton corps s’occupe de maintenir: Température à 37°C ?

L’homéostasie * Ton corps s’occupe de maintenir: Température à 37°C Glucose du sang à 100 mg/mL pH du sang à 7,4 Homéostasie: tendance du corps à maintenir un milieu interne relativement constant.

L’homéostasie: dynamique * Une variable peut varier au cours de la journée. Ex.: glucose sanguin Pouvoir expliquer chaque changement: Après un repas (hausse et stabilisation) Activité physique Sommeil

Les mécanismes de rétroaction * Homéostasie continuellement perturbée. Doit constamment travailler pour ramener à la normale. 3 éléments: Capteur (détecte les changements) Centre de contrôle (détermine si le changement est acceptable) Effecteur (au besoin, réagit en modifiant une variable interne)

Votre travail P.346 #1 à 6

Quelle est la différence? B Plus l’argent augmente dans ton compte de banque, plus tu fais de l’intérêt, donc ton argent augmente encore plus vite. Plus le bébé descend dans l’utérus, plus le cerveau envoie des signaux pour provoquer des contractions et faire descendre le bébé encore plus dans l’utérus. Plus ta température interne augmente, plus tu sues, donc ta température redescend. Plus ton taux de glucose dans le sang augmente, plus ton corps sécrète de l’insuline pour transformer le glucose en glucagon et faire rebaisser la quantité de glucose.

Quelle est la différence? Rétroaction positive Rétroaction négative Plus l’argent augmente dans ton compte de banque, plus tu fais de l’intérêt, donc ton argent augmente encore plus vite. Plus le bébé descend dans l’utérus, plus le cerveau envoie des signaux pour provoquer des contractions et faire descendre le bébé encore plus dans l’utérus. Plus ta température interne augmente, plus tu sues, donc ta température redescend. Plus ton taux de glucose dans le sang augmente, plus ton corps sécrète de l’insuline pour transformer le glucose en glucagon.

Quelle est la différence? * Rétroaction positive Rétroaction négative Mécanisme de réponse homéostatique par lequel la production d’un système accentue ou renforce une variation de l’homéostasie. Mécanisme de réponse homéostatique par lequel la production d’un système renverse la modification d’une variable et ramène celle-ci à l’intérieur de sa fourchette normale.

Rétroaction négative

Votre travail P.348 #1,3, 4, 6, 9, 10

8.2: Les structures et les mécanismes du système nerveux

Vue d’ensemble du système nerveux *

Vue d’ensemble du système nerveux * Système nerveux central Encéphale Moelle épinière Système nerveux périphérique Voies sensitives Voies motrices Somatique Autonome Sympathique Parasympathique https://www.youtube.com/watch?v=6M2-X1mhNDE

Les cellules du système nerveux * 2 types de cellules: Neurones Cellules gliales Réagissent aux stimuli Transmettent signaux électrochimiques Sécrètent neurotransmetteurs Organisés en nerfs Nourrissent les neurones Évacuent leurs déchets Protègent des infections

Structure d’un neurone * 4 structures communes: Dendrites: reçoivent les messages Corps cellulaire: métabolisme Axone: quelquefois entouré de myéline Ramifications terminales: sortie des messages

Transmission des influx moteurs * Influx sensoriel Récepteur sensoriel Influx moteur Centre d’intégration Effecteur Transmission des influx moteurs *

Transmission des influx moteurs * Influx sensoriel Récepteur sensoriel Influx moteur Centre d’intégration Effecteur Transmission des influx moteurs * Étapes à remettre en ordre: Information gérée par le cerveau. Muscle du bras se contracte pour prendre le verre. Signal des yeux au cerveau. Signal du cerveau à la main. Voir un verre d’eau. Étapes à remettre en ordre: Voir un verre d’eau. Signal des yeux au cerveau. Information gérée par le cerveau. Signal du cerveau à la main. Muscle du bras se contracte pour prendre le verre

Transmission des influx moteurs * Influx sensoriel Récepteur sensoriel Influx moteur Centre d’intégration Effecteur Transmission des influx moteurs * À quel neurone correspond chaque étape?

L’arc réflexe * U-Turn dans la moelle épinière (sans passer par le cerveau) Évidence: tu ressens la douleur après avoir enlevé ta main

Votre travail p.354 #9, 10, 12 (5 mins)

La nature électrique des nerfs – au repos * Intérieur plus négatif que l’extérieur Pourquoi? Protéines négatives à l’intérieur Canaux: Plus facile pour K+ de sortir que Na+ d’entrer Pompe NaK: 2 K+ intérieur pour 3 Na+ extérieur Potentiel de repos (polarisation): -70 mV Image p.354

La nature électrique des nerfs – potentiel d’action * Potentiel d’action est déclenché Canaux Na+ s’ouvrent (dépolarisation) Canaux Na+ se ferment et canaux K+ s’ouvrent (Hyperpolarisation) Retour à la normale Animation: https://www.edumedia-sciences.com/fr/media/599-la-propagation-du-potentiel-daction

Pourquoi est-ce que le potentiel d’action va dans seulement 1 direction? Dans la direction inverse: potentiel d’action vient de passer, donc canal désactivé (porte fermée). Dans la direction de terminaisons: canal Na+ prêt à s’ouvrir (activé, porte ouverte) Pour propager le potentiel d’action: canal Na+ doit s’ouvrir.

Ton travail P.354 #9, 10, 12 P.362 #1, 2, 5

La transmission d’un influx à travers une synapse * Influx nerveux → synapse Vésicules synaptiques → membrane présynaptique. Fusion. Neurotransmetteurs (NT) libérés. NT se lie aux récepteurs de la membrane postsynaptique. Animation: https://www.edumedia-sciences.com/fr/media/205-la-transmission-synaptique

La synapse * Les neurotransmetteurs s’attachent aux canaux ioniques. Ouverture des canaux. Si suffisamment positif à l’intérieur, potentiel d’action est déclenché.

Exemples de neurotransmetteurs * Fonctions Effets d’une production anormale Dopamine Sérotonine Endorphines Noradrénaline

Exemples de neurotransmetteurs * Fonctions Effets d’une production anormale Dopamine Mouvements corporels Sensation de plaisir (ex. manger) Trop: schizophrénie Déficit: Parkinson Sérotonine Endorphines Noradrénaline

Exemples de neurotransmetteurs * Fonctions Effets d’une production anormale Dopamine Mouvements corporels Sensation de plaisir (ex. manger) Trop: schizophrénie Déficit: Parkinson Sérotonine Perceptions sensorielles Humeur Déficit: dépression Endorphines Noradrénaline

Exemples de neurotransmetteurs * Fonctions Effets d’une production anormale Dopamine Mouvements corporels Sensation de plaisir (ex. manger) Trop: schizophrénie Déficit: Parkinson Sérotonine Perceptions sensorielles Humeur Déficit: dépression Endorphines Analgésiques Émotions Déficit: risque accru d’alcoolisme Noradrénaline

Exemples de neurotransmetteurs * Fonctions Effets d’une production anormale Dopamine Mouvements corporels Sensation de plaisir (ex. manger) Trop: schizophrénie Déficit: Parkinson Sérotonine Perceptions sensorielles Humeur Déficit: dépression Endorphines Analgésiques Émotions Déficit: risque accru d’alcoolisme Noradrénaline Prépare à réagir au danger Trop: hypertension, anxiété Déficit: épuisement

Comment la cocaïne affecte-t-elle ce système? https://www.edumedia-sciences.com/fr/media/400-modes-daction-des- drogues

Votre travail P.362 #1, 2, 5 P.362 #7, 9, 10, 11

8.3: Le système nerveux central Moelle épinière Encéphale

Moelle épinière * 2 parties: Entourée de colonne vertébrale (os) Matière blanche = neurones recouvertes de myéline Matière grise = neurones sans myéline Entourée de colonne vertébrale (os)

Encéphale * = cerveau Recouvert de 3 méninges: Dure-mère Arachnoïde Pie-mère Barrière hémato-encéphalique: le sang ne passe pas directement à travers les cellules du cerveau (contrairement aux autres organes).

À ton tour! P.267 #19 à 23

Chapitre 10: L’excrétion et l’interaction des systèmes

10.1: Une vue d’ensemble du système excréteur

Excrétion * Déf: Séparation des déchets des liquides organiques et élimination. Systèmes impliqués: Système Excrète: Respiratoire CO2 et vapeur d’eau Tégumentaire (peau) Eau, sels Digestif Eau, sels, lipides, substances chimiques cellulaires Système excréteur La plupart des déchets métaboliques

Excrétion * Déf: Séparation des déchets des liquides organiques et élimination. Systèmes impliqués: Système Excrète: ?

4 fonctions du système excréteur * Excrétion des déchets métaboliques Évacue surtout des déchets azotés Ammoniaque Urée (majeure partie des déchets azotés du corps) Acide urique Créatinine (produit du travail musculaire)

4 fonctions du système excréteur (suite) * Maintien de l’équilibre hyposodique Quantité équilibrée d’eau et de sel dans le sang Maintien de l’équilibre acido-basique Excrètent H+ et réabsorbent HCO3- au besoin. Urine généralement pH < 6 car nourriture acide

4 fonctions du système excréteur (suite) * Sécrétion d’hormones Calcitrol Favorise absorption du calcium Érithropoïétine (EPO) Active la production de globules rouges

À votre tour! P.446 #1 à 6 (10 mins)

Organes du système excréteur *

Les reins * 3 parties: Cortex rénal: Extérieur, contient néphrons Substance médullaire rénal: milieu, contient néphrons Bassinet: cavité qui communique avec uretère

Les néphrons: 1) capsule de Bowman * Entoure le glomérule. Petites molécules (eau, ions, urée) traversent du sang à la caspule. Pas les protéines (trop grosses). Appelé filtrat.

Les néphrons: 2) Anse de Henle * Réabsorbe substances utiles à l’organisme (glucose, divers ions comme sodium).

Les néphrons: 3) Tube collecteur * Réabsorbe l’eau du filtrat. Composition du filtrat à la fin (urine) nettement différente de celle au début (capsule de Bowman).

À votre tour P. 448 #5, 6, 7, 8

10.2: La formation de l’urine dans le néphron

Formation de l’urine * 4 étapes: Filtration glomérulaire Réabsorption tubulaire Sécrétion tubulaire Réabsorption de l’eau

1) Filtration glomérulaire * Dépend de 2 facteurs: Perméabilité des capillaires Assez petit pour stopper protéines et globules rouges Assez grand pour laisser passer ions et eau Pression sanguine 4x plus forte que dans autres capillaires

Composition du filtrat glomérulaire Que remarquez-vous? Substsances chimiques Plasma sanguin (g/L) Filtrat glomérulaire (g/L) Protéines 44,4 Sodium (Na+) 3,0 Chlorure (Cl-) 3,5 Glucose 1,0 Urée 0,3

Les autres étapes: voir fiche

Votre travail P.454 #3, 4, 10

10.3: Autres fonctions et troubles du système excréteur

On se rappelle les 4 fonctions du système excréteur: Excrétion des déchets métaboliques Maintien de l’équilibre hyposodique Maintien de l’équilibre acido-basique Sécrétion d’hormones

Maintien de l’équilibre hyposodique * Pression osmotique: force exercée par l’eau qui traverse une membrane. Cellules de l’hypothalamus sont sensibles à la pression osmotique.

Hypothalamus * Si sang trop concentré: pression osmotique ↑ Hypothalamus → hypohyse Hypophyse sécrète Hormone Antidiurétique (ADH) ADH dans sang → reins Perméabilité des tubes distal et collecteur ↑ Si sang trop dilué: pression osmotique ↓ Hypothalamus empêche production d’ADH

Diabète insipide * Cause: carence en ADH Conséquence: peu de perméabilité des cellules des tubes distal et collecteur, donc peu d’eau réabsorbée, donc beaucoup d’eau dans l’urine. Traitement: ADH synthétique Café et alcool on un effet similaire. Inhibent la sécrétion d’ADH.

Maintenir le pH du sang * Si sang trop acide: H+ sécrété. Si sang trop basique: sécrétion bloquée.

L’insuffisance rénale * Déf: Syndrome dans lequel les reins n’arrivent pas à maintenir l’homéostasie parce que leurs néphrons ont subi des lésions. Causes: Infection Hypertension Intoxication par les métaux lourds

Traitements * Hémodialyse Dialyse péritonéale Greffes du rein

Exercices P.465 #2, 3, 5, 8, 9c)

Chapitre 9: Le système endocrinien

9.1: Glandes et hormones du système endocrinien

Système nerveux vs. Endocrinien * Système endocrinien Communication entre cellules Effets rapides et éphémères Effets lents et durables Effet très précis (cellules ciblées) Effet plus général

Hormones * Glande endocrine: glande qui sécrète des hormones directement dans le sang. Hormone: messager chimique qui circule dans le sang Exemples: Glande Hormone Effet Ovaires Oestrogène Favorise le développement des caractères sexuels secondaires féminins (ex. plus petite taille que les hommes, moindre pilosité, etc.). Testicules Testostérone Favorise la production de spermatozoïdes.

Système endocrinien

Action des hormones sur les cellules cibles * Comme une clé dans une serrure. 1 cellule cible = récepteur pour 1 seul type d’hormone (ex. testostérone).

Question Imagine que tu t’apprêtes à sauter en parachute d’un avion à une altitude de 3 000 m. Quelle glande endocrine va sans doute sécréter des hormones au moment où tu franchiras la portière de l’avion? Explique ton raisonnement.

Hormones stéroïdes vs hydrosolubles Cascade enzymatique.

Hormones stéroïdes vs hydrosolubles * Hormones hydrosolubles À base de lipides. Passent très bien à travers la membrane cellulaire. Se lient directement aux protéines réceptrices dans cytoplasme ou noyau. Ex. Testostérone, œstrogène, cortisol. Dérivés d’acides aminés. Incapables de traverser la membrane cellulaire. Se lient à un récepteur de surface. Cascade de réactions à l’intérieur de la cellule. Ex. Hormone de croissance humaine (hGH), insuline.

La régulation des régulateurs * Hormones sont régulées par mécanismes de rétroaction négative. Stimuline = hormone qui cible les glandes endocrines. En général. Spécifique à la thyroïde. (manuel p.394)

9.2: Régulation hormonale de la croissance, du développement et du métabolisme

L’hypophyse * Remplir fiche avec manuel p.397

L’hypophyse * Lobe postérieur Lobe antérieur Hormone antidiurétique Oxytocine Lobe antérieur TSH ACTH Prolactine hGH FSH & LH

L’hormone de croissance humaine * Agit sur presque tous les tissus Activent Synthèse des protéines Division et croissance cellulaire (ex. cartilage) Élimination de la graisse Problèmes: Trop = gigantisme Pas assez = nanisme

À ton tour! P.399 #7 à 12