homéostasie

Question 1

Quelle est la répartition en eau dans le milieu extra et intra cellulaire ? donnez les pourcentages

Answer 1

60% de notre organisme est constitué d’eau qui se distribue dans deux grands compartiments : - Compartiment intracellulaire : 2/3 de l’eau corporelle - Compartiment extracellulaire : 1/3 de l’eau corporelle o Volume interstitiel : 80% o Plasma : 20%

Question 2

Quelles sont les mécanismes de réponse de l’organisme pour diminuer les pertes de chaleur et produire de la chaleur ?

Answer 2

Mécanismes de réponse de l’organisme pour diminuer les pertes de chaleur et produire de la chaleur :
Vasoconstriction sous-cutanée
Frissons/adrénaline
Position recroquevillée

Question 3

Quelle est la différence entre disrupteur et effecteur ?

Answer 3

Il faut qu’un disrupteur vienne déséquilibrer le système. Des systèmes (ex : récepteurs nerveux) vont détecter cette modification de la variable homéostasique et envoyer des signaux au niveau du système de contrôle qui va mettre en place les effecteurs qui vont, eux, réguler cette homéostasie.

Question 4

Quelles sont les deux hormones produites par le pancréas ?

Answer 4

A chaque repas, la glycémie augmente et perturbe l’homéostasie. Le pancréas est capable de produire deux hormones : l’insuline et le glucagon.

Question 5

Quelles sont les fonctions du glucagon et de l’insuline ?

Answer 5

Lors d’un repas, il y a augmentation de la concentration en glucose qui est perçue directement par le pancréas (système biochimique) dont les cellules béta sont directement sensibles à la concentration en glucose. Il y a alors production de l’insuline (mécanisme immédiat) qui est hypoglycémiante : elle va stimuler la captation du glucose et stimuler la formation de glycogène (réserve de glucides que nous pouvons avoir dans le foie) de manière à faire diminuer la glycémie.
Si la glycémie est faible, les cellules alpha vont produire le glucagon qui provoque la stimulation du glycogène en réserve dans le foie pour en faire du glucose qui va pouvoir être relibéré, et ce afin de maintenir la concentration en glucose constante en augmentant la glycémie.

Question 6

Quel est le débit sanguin avant et pendant l’effort ? Quel organe est toujours irrigué de la même façon ?

Answer 6

A l’exercice, on va augmenter le débit sanguin (5L/min → 25L/min). On voit ici la répartition dans différents types d’organes.
Pour augmenter l’apport en oxygène, il faut redistribuer les flux sanguins en privilégiant les muscles et la peau aux dépends du système viscéral (le cerveau étant toujours irrigué de la même façon).

Question 7

Quelle est la fonction de la ghréline ?

Answer 7

Ce sont essentiellement des hormones qui régulent l’appétit. Une hormone qui joue un rôle important est la ghréline, une hormone produite pas l’estomac.
Lorsque l’estomac est vide, la libération de ghréline est stimulée. Celle-ci va avoir des récepteurs au niveau du cerveau. Le signal qui vient de l’estomac va donc jouer un rôle au niveau cérébral.
Lorsqu’on mange, on remplit l’estomac et celui-ci va produire moins de ghréline, l’appétit va alors s’estomper.

Question 8

Comment calculer la vitesse enzymatique ?

Answer 8

Vitesse enzymatique : partie linéaire qui donne une idée de la vitesse de l’enzyme. Elle est calculée en divisant la concentration par le temps.

Question 9

Si l’on dresse une courbe de la concentration en fonction du temps (vitesse enzymatique), pourquoi la courbe s’aplatît-t-elle au bout d’un moment ?

Answer 9

Parce qu’on arrive à l’équilibre de la réaction, c’est-à-dire au moment où les concentrations n’évoluent plus. La réaction se fait autant dans un sens que dans l’autre.

Question 10

Que se passe-t-il au niveau des réactions enzymatiques, si l’on augmente la température du milieu ambiant ?

Answer 10

Si on augmente la température du milieu ambiant, les réactions enzymatiques vont se faire de plus en plus rapidement. Cependant, les enzymes sont des protéines qui peuvent être dénaturées si la température devient trop haute, cas dans lequel la vitesse aura tendance à diminuer.
Ex : échauffement en sport – faire augmenter la température musculaire permet des réactions plus rapides, dont celles qui libèrent de l’énergie. La puissance développée sera donc plus importante.

Question 11

Vrai ou faux : la fatigue du sportif entraine une augmentation du pH dans les muscles

Answer 11

Faux ! Les enzymes ont également une fonction maximale à un certain niveau de pH, qui est souvent plutôt un pH neutre voire alcalin (7,2 ou 7,4 maximum).
Ex : fatigue du sportif – les muscles à l’état basal ont un pH de 7,1 mais celui- ci peut descendre jusque 6,6 lors de l’effort car le milieu va être acidifié par différents processus. Lorsque le pH diminue, l’activité enzymatique va se produire plus lentement car les enzymes fonctionnent dans un range de pH relativement étroit.

Question 12

Quel est le rôle de la force ionique en milieu aqueux ?

Answer 12

La force ionique va jouer un rôle important dans la régulation du volume cellulaire mais également dans l’activité enzymatique. C’est un des principaux facteurs influençant l’activité des ions en solution aqueuse

Question 13

quelle est la formule de la force ionique ?

Answer 13

U = 1/2 . Ci . Qi*
avec Ci = concentration des ions
et Qi = charge

Question 14

Le système thermorégulateur est un exemple de rétrocontrôle … (positif ou négatif), dans lequel une augmentation ou une diminution de la variable régulée engendre des réponses tendant à la déplacer en direction opposée (négative) à la direction du changement original.

Answer 14

négatif

Question 15

Expliquez comment fonctionne la glycolise et le feedback négatif qu’elle engendre par production d’ATP

Answer 15

Le fructose 6-phosphate sera transformé en fructose biphosphate puis en 2 molécules de pyruvate.
Le bilan de la voie chimique est positif en ce qui concerne l’ATP. Cette voie va donc servir à produire une certaine quantité d’ATP qui est lui-même un inhibiteur de la PFK, molécule transformant fructose phosphate en fructose biphosphate. Donc, quand il y a suffisamment d’ATP, la chaîne est bloquée par l’ATP qui envoie un feedback négatif en stimulant la PFK.

Question 16

Expliquez en quoi l’accouchement est un système de rétrocontrôle positif

Answer 16

Ex : accouchement – le col de l’utérus va avoir progressivement tendance à se raccourcir et l’enfant va exercer une tension mécanique au niveau de celui-ci. Cette tension mécanique combinée au raccourcissement du col de l’utérus va déclencher le phénomène d’accouchement qui va induire un rétrocontrôle positif. Le stretch va être perçu au niveau de l’hypothalamus qui va mobiliser l’hypophyse postérieure qui produira l’ocytocine, hormone engendrant la contraction du muscle utérin. Ce système va lui-même s’auto-générer.

Question 17

Expliquez en quoi le phénomène d’allaitement est un système de rétrocontrôle positif

Answer 17

Ex : phénomène d’allaitement – il y a des récepteurs au niveau des seins qui vont être sensibles au toucher et qui vont envoyer un signal au niveau hypothalamique. L’hypothalamus va inhiber la production d’une hormone (PIH). L’inhibition d’un signal inhibiteur revient à activer ce signal. L’hypophyse antérieure va alors produire la prolactine. Celle-ci va être responsable de la production de lait.
Un deuxième signal activateur va se faire au niveau de l’hypophyse postérieure par un signal nerveux et libérer de l’ocytocine qui va jouer son rôle dans l’expulsion du lait par la contraction des muscles du sein.

Question 18

Citez deux exemples de contrôle en feedforward (digestion et fréquence cardiaque

Answer 18

• Ex : la digestion - l’odeur de la nourriture déclenche une réponse nerveuse partant des récepteurs de l’odorat situés dans le nez. Le système nerveux envoie ensuite des signaux qui préparent l’estomac et l’intestin au processus de digestion. L’estomac commence à se contracter et à produire de l’acide avant toute consommation d’aliment.
• Ex : fréquence cardiaque : accélération de la FC survenant juste avant une compétition sportive pour contrecarrer les changements qui vont arriver.

Question 19

Vrai ou faux : Agents paracrines et autocrines : ce sont des messagers chimiques qui ne passent pas par le sang. Ils passent au niveau du liquide interstitiel

Answer 19

Vrai

Question 20

Différence entre agent paracrine et autocrine ?

Answer 20

Agent paracrine : agit dans le voisinage de la cellule qui l’a synthétisé (ex : phénomènes inflammatoires très
localisés)
Agent autocrine : agit sur la cellule même qui l’a synthétisé à travers des récepteurs de la membrane cellulaire.

Question 21

Différence entre acclimatation et adaptation. Donnez un exemple

Answer 21

L’adaptation est un phénomène à court-terme permettant la survie dans des environnements spécifiques
Si l’exposition est prolongée, le système homéostatique peut lui-même s’adapter. On appelle cela l’acclimatation qui est un phénomène à plus long terme.

Exemple: augmentation de la température en milieu chaud - quand il commence à faire chaud au printemps, on trouve qu’il fait très chaud alors que quelques jours après on ne ressent plus cette chaleur de manière aussi forte.
- On met quelqu’un à l’exercice, on augmente la température et on compare cette personne à un athlète qui
est habitué à faire des performances dans des conditions chaudes. On voit que la température augmente moins chez la personne qui est habituée car le phénomène de thermorégulation est plus performant après acclimatation et il a donc moins perturbé son homéostasie. Cela va également avoir un impact sur la fréquence cardiaque.

Question 22

Donnez quelques exemples d’adaptations physiologiques de notre corps au rythme circadien

Answer 22

Exemples :
- La température corporelle va être plus faible pendant la nuit et augmenter un peu
avant le réveil
- L’hormone de croissance vient à son pic juste après l’endormissement.
- Le cortisol va varier pour beaucoup d’éléments (sport, nourriture..). En fin de nuit, le
cortisol a tendance à augmenter et va participer au mécanisme du réveil. Il sera donc
élevé au matin, le petit-déjeuner le diminuant.
- Les urines contiennent moins de potassium pendant la nuit.

Question 23

Par quelle partie du cerveau l’homéostasie est elle essentiellement contrôlée ?

Answer 23

L’homéostasie est essentiellement contrôlée par l’hypothalamus qui contrôle lui-même essentiellement l’hypophyse (glande pituitaire) qui a une partie antérieure et une partie postérieure.

Question 24

Comment est sécrétée la mélatonine ? Par quel hormone sera t elle inhibée ?

Answer 24

D’autres acteurs interviennent dont le nucléus suprachiasmatique, le chiasma optique et la glande pinéale (qui va produire la mélatonine). La lumière va jouer un rôle tout-à-fait majeur dans le système. Elle sera perçue par la rétine, qui vont envoyer un signal via le nerf optique et ce signal sera perçu au niveau du chiasma optique. Directement, des signaux vont être intégrés au niveau hypothalamique, qui va lui-même contrôler la glande pinéale qui va produire ou non la mélatonine (qui a tendance à nous endormir). La mélatonine sera produite lorsqu’il y a peu de lumière et sa
production sera inhibée la journée, par le cortisol notamment, lorsqu’il y a beaucoup de lumière. Le cortisol va inhiber la production de la mélatonine, faisant en sorte qu’on se réveille. Nous avons donc spontanément un rythme jour/nuit.

Question 25

Vers quelle heure se situe le taux de vigilance le plus élevé ?

Answer 25

Le taux de vigilance le plus élevé se situe aux alentours de 8h-9h et également aux alentours de 17h/18h.

Question 26

Vrai ou faux : Notre rythme circadien naturelle (non influencé par la lumière) dure 25 heures

Answer 26

Vrai ! Pour cette expérience, on a placé des individus dans une pièce sans lumière et sans aucune notion du temps, les laissant manger et dormir quand ils le voulaient. On a remarqué que notre rythme circadien naturel dure plutôt 25h. Les gens allaient spontanément se coucher de plus en plus tard en se décalant progressivement des 24h traditionnelles de nos journées. Cela a permis de mettre en évidence que le système jour/nuit (et donc le fait qu’il y ait de la lumière) permet donc d’amener notre rythme circadien à 24h.

Question 27

Quel est la différence ente balancier circadien et homéostatique ?

Answer 27

- Balancier circadien (l’horloge « C ») : oscille en fonction de l’heure qu’il est sur l’horloge interne, et donc du signal jour/nuit influencé en grande partie par les signaux extérieurs tels que la lumière. Il y a d’autres régulateurs de ce balancier circadien comme l’activité physique (qui empêche de dormir), les repas, les contacts sociaux, la position debout… - Balancier homéostatique (le balancier «H ») : fonctionne comme un sablier en fonction du temps passé en sommeil ou en éveil. Il a une composante plus génétique car il prend en considérations les besoin en sommeil de l’individu ainsi que les contraintes extérieures auxquelles l’individu doit se plier (horaires atypiques de travail, privation de sommeil, sieste…)

Question 28

Qu’est ce que les gene clock ?

Answer 28

Lors du contact avec la lumière, les cellules de la rétine vont s’hyperpolariser et produire le glutamate. Lorsque les récepteurs lient le glutamate, ils vont envoyer des signaux au niveau du noyau de la cellule où il va y avoir des régulations d’expression génétique à l’intérieur même de celui-ci. Ces gènes contrôlés par la lumière sont appelés gène clock. Ils sont activés qu’à certains moments de la journée. L’expression de ces gènes va dont augmenter et diminuer une fois toutes les 24h.

Question 29

Vrai ou faux : il y a en réalité plusieurs horloges internes dans l’organisme qui sont régulées par la « grande horloge interne » du cerveau

Answer 29

Vrai : il y a en réalité plusieurs horloges internes dans l’organisme qui sont régulées par la « grande horloge interne » du cerveau. L’horloge dans le cerveau synchronise donc chaque jour les horloges cellulaires dans notre corps. Et ces horloges cellulaires contrôlent par après cette physiologie rythmique. Le dérèglement de ces horloges peut provoquer des maladies (ex : infirmières -> prévalence plus élevée pour certains cancers). Même les cellules en culture possèdent des horloges facilement étudiables. Le niveau d’expression d’un gène horloger spécifique augmente et diminue une fois toutes les 24h. - Chronothérapie : il y a moyen d’injecter des médicaments à des moments où ceux-ci ont une meilleure efficacité en fonction du rythme circadien.

Question 30

Qu’est ce que la dimérisation ?

Answer 30

Association de deux molécules élémentaires pour former une molécule complexe comportant deux sous-unités (dimère).

Question 31

Que produit l’interaction entre la protéine clock et la protéine bamb ?

Answer 31

A un certain moment de la journée, le foie peut produire des enzymes de détoxification. La protéine « clock » et la protéine « bamb » dimérisent et vont réguler les facteurs de transcription. Le fait qu’elles soient liées à un brin d’ADN va induire la transcription des gènes de détoxification, ce qui va permettre à la souris de résister à la cyclophosphamide qu’on lui injecte. A un autre moment de la journée, « clock » et « bamb » sont inactifs car 4 autres protéines viennent interagir avec elles ; 2 protéines du cryptochrome (C1 et C2) et 2 protéines périodes (P1 et P2) formant un tétramère. Ce tétramère inhibe « clock » et « bamb » en interagissant avec ceux-ci. Les facteurs de transcription ne peuvent alors plus jouer leur rôle et ne produisent donc pas de protéines de détoxification. Lorsqu’on injecte une même dose de cyclophosphamide aux souris, elles n’ont plus l’enzyme de détoxification permettant d’y résister et elles vont alors mourir. ❖ Application à l’activité physique mitochondries. Dans le phénomène de vieillissement, il y a de plus en plus de mitochondries non-fonctionnelles car la biogenèse mitochondriale se fait moins bien. ➔ PPARgamma : intervient dans la mobilisation des graisses La façon dont on se nourrit et dont on fait de l’activité physique constituent aussi des facteurs, en plus du rythme circadien, jouant un rôle sur la NAD. En effet, l’activité physique stimule la biogenèse mitochondriale par différents moyens moléculaires dont l’augmentation de la NAD, augmentant SIRT1, qui active PGC-1-alpha. Cela montre que certains de nos gènes sont transcrits à certains moments de la journée et ne sont pas transcrits à d’autres moments de la journée.

Question 32

Quelles sont les protéines qui inhibent clock et bamb ?

Answer 32

A un autre moment de la journée, « clock » et « bamb » sont inactifs car 4 autres protéines viennent interagir avec elles ; 2 protéines du cryptochrome (C1 et C2) et 2 protéines périodes (P1 et P2) formant un tétramère

Question 33

Quel est le rôle de l’enzyme NAD ?

Answer 33

Le NAMPT est une enzyme qui permet la synthèse d’une co-enzyme, le NAD, qui va jouer un rôle important dans la signalisation cellulaire. La NAD va varier dans le décours temporel de la journée. Elle sera plus élevée dans l’après-midi que dans la nuit et pourra être stimulée par les repas et par l’activité physique. Lorsque le taux en NAD augmente, il y a une action des enzymes qu’on appelle des SIRT1 (sirtuines), qui vont intervenir dans des phénomènes d’acétylation en régulant l’expression de toute une série de facteurs moléculaires qui vont avoir un impact sur le foie et sur le tissu adipeux : 1) LXR (Liver X receptor) : intervient dans la formation des triglycérides et dans l’homéostasie du cholestérol (foie). 2) PGC-1-alpha : intervient dans la biogenèse mitochondriale qui est le système par lequel on crée de nouvelles mitochondries. Dans le phénomène de vieillissement, il y a de plus en plus de mitochondries non-fonctionnelles car la biogenèse mitochondriale se fait moins bien. 3 ) PPARgamma : intervient dans la mobilisation des graisses La façon dont on se nourrit et dont on fait de l’activité physique constituent aussi des facteurs, en plus du rythme circadien, jouant un rôle sur la NAD. En effet, l’activité physique stimule la biogenèse mitochondriale par différents moyens moléculaires dont l’augmentation de la NAD, augmentant SIRT1, qui active PGC-1-alpha.

Question 34

Que se passe t il si on double la quantité de sodium ingérée ? comment l’organisme évolue au fil des jours ?

Answer 34

Si on double la quantité de sodium ingérée : l’organisme va s’adapter en 4-5 jours de façon à excréter le sodium ingéré en plus. On observe donc que les premiers jour, la quantité de sodium ingérée est supérieure à la quantité de sodium excrétée mais que par une régulation homéostasique, l’organisme va s’adapter afin d’excréter le sodium ingéré en plus de façon à ce que la concentration en sodium ingéré soit égale à celle de sodium excrété.