Bac ST2S Organisation et fonctionnement de l’être humain

Pôle « L’organisme humain et son anatomie »

FICHE 1 Organisation et fonctionnement de l’être humain

1 Organisation anatomique et fonctionnement de l’organisme

L’anatomie étudie la structure des êtres vivants, leur physiologie et leur fonctionnement.

A – Définitions

L’organisme est le niveau d’organisation le plus élaboré. Il est constitué de différents systèmeset appareils, qui contiennent des organes et assurent, de façon coordonnée, les fonctions de l’organisme nécessaires à la vie, comme la nutrition, l’excrétion, la vie de relation, la communication, la reproduction, etc. (voir Figure 1.1).

Figure 1.1 : De l’organisme à l’atome

Les organes sont constitués de tissus (de deux à quatre types) et contribuent à la fonction de l’appareil auxquels ils appartiennent. Un appareil comporte différents organes.

Les tissus sont formés de cellules semblables et différenciées. L’organisation structurale des cellules définit la fonction des tissus. Les molécules résultent de l’association d’atomes par liaisons covalentes et l’assemblage des différentes molécules forme les cellules.

B – Position anatomique et vocabulaire de l’orientation

Un individu est normalement décrit en position anatomique : de face, debout, les bras le long du corps, au moins une main avec la paume tournée vers l’avant et les pieds joints. Cette convention est universellement utilisée.

Le plan (ou la coupe) qui découpe l’organisme peut être coronal (ou frontal), sagittal et transversal (ou axial). La localisation d’un élément peut être précisée avec les termes suivants : céphalique et caudal, latéral et médian, distal et proximal, supérieur et inférieur, antérieur ou ventral et postérieur ou dorsal, superficiel et profond, etc. (voir Figure 1.2).

Figure 1.2 : Plans, coupes et vocabulaire de l’orientation

C – Organisation interne

L’organisme est divisé en cavités. Une cavité corporelle est un lieu creux bien délimité par une paroi qui contient des organes, les viscères. Certains viscères sont contenus dans une séreuse (structure anatomique formée de deux feuillets séparés par un liquide) qui les protègent. L’organisme humain possède quatre cavités :

• la cavité crânienne, qui contient l’encéphale entouré par les os du crâne ;

• la cavité rachidienne, qui contient la moelle épinière et la partie initiale des nerfs rachidiens entourée des vertèbres de la colonne vertébrale ;

• la cavité thoracique, qui contient les organes de l’appareil respiratoire, le coeur, l’oesophage. Cette cavité est délimitée par le sternum (partie antérieure), les côtes (latéralement), la colonne vertébrale (partie postérieure) et un muscle, le diaphragme (partie inférieure) ;

• la cavité abdomino-pelvienne, qui contient une partie des organes de l’appareil digestif, l’appareil urinaire,l’appareil reproducteur.

D – Fonctionnement intégré de l’organisme

L’organisme s’adapte à ses besoins et à son environnement grâce au fonctionnement coordonné de ses appareils. La coordination est assurée par deux systèmes de communication : la communication nerveuse et la communication hormonale. La figure 1.3 montre que le lien entre un muscle, l’appareil respiratoire et le cœur est le sang. Le muscle reçoit par voie sanguine des éléments nutritifs, comme le dioxygène et le glucose qui lui permettent de fonctionner. Lorsque son activité augmente, ses besoins sont eux aussi augmentés. Pour lui fournir davantage de nutriments, l’organisme s’adapte en :

• augmentant la fréquence cardiaque (tachycardie) pour projeter un volume de sang supplémentaire dans les artères ;

• augmentant la fréquence respiratoire (tachypnée) pour fournir du dioxygène en quantité plus importante ;

• mobilisant les réserves de glucose musculaire et hépatique. Le glucose est fourni à partir de la réserve hépatique de glycogène ou de l’alimentation si la réserve est insuffisante. La glycémie est contrôlée par deux hormones pancréatiques, l’insuline et le glucagon.

Figure 1.3 : Lien entre le muscle, l’appareil cardio-vasculaire et l’appareil respiratoire

Lors du travail musculaire, il y a production de chaleur et de CO₂ à partir de la dégradation du glucose. Ce déchet métabolique sera évacué au niveau des poumons après transport par le sang. D’autres déchets métaboliques sont éliminés par voie rénale. La sueur permet un refroidissement de l’organisme.

À noter

Glycémie : concentration du glucose dans le sang.

2 De l’organe aux molécules

A – Les tissus

Un organe est un ensemble de différents tissus, eux-mêmes constitués de cellules différenciées. Il existe dans l’organisme humain quatre types de tissus : le tissu épithélial, le tissu conjonctif, et deux tissus spécialisés, le tissu nerveux et le tissu musculaire (voir figure 1.4 et tableau 1.1).

Tableau 1.1 Caractéristiques des quatre types de tissus

Figure 1.4 : Les tissus de l’estomac

B – Ultrastructure des cellules eucaryotes

La cellule est l’unité structurale et fonctionnelle des êtres vivants (voir Figure 1.5).

Figure 1.5 : Ultrastructure de la cellule eucaryote animale (microscopie électronique)

Une cellule est formée d’une membrane plasmique, du cytoplasme (une sorte de gel) et du matériel génétique (ADN). La cellule est soit eucaryote (eu = vrai, caryo = noyau), soit procaryote (pro = avant). La différence entre les deux catégories de cellules repose sur la présence d’une membrane nucléaire qui isole l’information génétique du cytoplasme et d’organites, de petites structures spécialisées dans une fonction cellulaire précise, présents seulement chez les eucaryotes (voir Tableau 1.2).

Tableau 1.2 Les organites des cellules eucaryotes

En plus des divers organites, le cytoplasme contient le cytosquelette, réseau de protéines qui donne sa forme à la cellule, et le centrosome, qui est à l’origine du fuseau mitotique lors de la division des cellules.

C – Exemple d’un édifice moléculaire : la membrane plasmique

La cellule contient quatre types de biomolécules : les glucides, les lipides, les protides et les acides nucléiques. Un exemple d’édifice moléculaire est présenté avec la figure 1.6. En s’assemblant entre elles, les biomolécules forment les édifices moléculaires nécessaires au fonctionnement cellulaire (voir exemple dans le tableau 1.3).

Figure 1.6 : Organisation moléculaire de la membrane plasmique

Tableau 1.3 Composition de la membrane plasmique et rôles des constituants.

Vocabulaire

Pour réussir la compétence « mobiliser le vocabulaire scientifique et médical », il faut connaître les racines scientifiques suivantes : cardio (cœur), caryo (noyau), cérébro (cerveau), cervico (cou, col), col(o) (colon), cysto (réservoir), entéro (intestin), gastro(estomac), hépato (foie), histo (tissu), néphro (rein), nucléo (noyau), orchido (testicule), ovario (ovaire), pneumo (poumon), prostato (prostate), recto (rectum), spléno (rate), uretéro(uretère), urètro (urètre), utéro (utérus), vagino (vagin).

Entraînement BAC

EXERCICE  1

QCM : trouver la ou les bonnes réponses.

1. Comment est organisé l’organisme humain ?

   a. Un appareil est constitué au plus de deux organes.

   b. Le fonctionnement de l’organisme est modulé en fonction de son environnement, les informations sont détectées, traitées et transmises grâce au système nerveux.

   c. Un organe est formé de plusieurs tissus, par exemple d’un épithélium, du sang, du tissu musculaire, du tissu nerveux.

   d. Un organe schématisé selon une coupe frontale décrit l’organisation de celui-ci dans le sens vertical.

   e. Un tissu épithélial simple est un tissu protecteur parce que les cellules sont jointives.

2. Comment fonctionne une cellule ?

a. La taille d’une cellule est exprimée en μm.

b. Une cellule eucaryote possède des organites qui réalisent les diverses fonctions cellulaires.

c. L’appareil de Golgi produit l’énergie cellulaire sous forme d’ATP.

d. Le ribosome est une petite structure qui participe à la synthèse des protéines.

e. La membrane plasmique est une barrière protectrice pour la cellule, elle contrôle les échanges entre le milieu extracellulaire et le milieu intracellulaire.

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EXERCICE 1

1. b, c et d ; 2. a, b, d et e.

EXERCICE 2

Cytologie, exercice de TYPE BAC

(extrait du sujet BPH Polynésie, 2010)

Le document 1.1 présente l’ultrastructure d’une cellule animale.

1. Légender de façon détaillée ce document.

2. Localiser le génome.

3. Calculer la taille de la cellule.

Les éléments à légender ont été fléchés. Ce n’est pas toujours le cas : le candidat peut avoir à les placer lui-même. La taille est calculée à partir de l’échelle et est donnée en μm.

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EXERCICE 2

1. Légende : 1 : membrane plasmique ; 2 : réticulum endoplasmique granuleux ; 3 : mitochondrie ; 4 : appareil de Golgi ; 5 : réticulum endoplasmique lisse ; 6 : noyau ; 7 : nucléole ; 8 : membrane nucléaire ; 9 : cytoplasme ; 10 : lysosome.

2. Localisation du génome : dans le noyau.

3. Taille de la cellule : 30 μm.

EXERCICE 3

Reconnaissance des tissus de l’organisme, exercice de TYPE BAC

(extrait du sujet BPH Antilles-Guyane, 2014)

1. Définir le terme « histologie ».

2. Le document 1.2 schématise trois catégories de tissus parmi lesquelles figure le tissu musculaire. Identifier chacune de ces catégories de tissu en justifiant les réponses.

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EXERCICE 3

1. Histologie : étude des tissus.

2. Schéma A : une seule couche de cellules jointives reposant sur une lame basale = tissu épithélial simple.

Schéma B : cellules et fibres dispersées dans la substance fondamentale = tissu conjonctif lâche.Schéma C : cellules striées : tissu musculaire strié squelettique.

EXERCICE 4

Tomodensitométrie du thorax

1. Orienter la coupe du document 1.3 (attention, le document est présenté retourné) et indiquer selon quel plan elle a été réalisée.

2. Légender le cliché à l’aide des informations suivantes : les éléments 1, 2 et 5 contiennent de l’air, l’élément 3 contient du sang non hématosé qu’il transporte jusqu’au cœur, l’élément 4 est la plus grosse artère de l’organisme. Les éléments 6, 7 et 8 sont des structures osseuses.

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EXERCICE 4

1. Coupe transversale (axiale), partie supérieure du thorax.

2. 1 : poumon droit ; 2 : trachée ; 3 : veine cave supérieure ; 4 : aorte ; 5 : poumon gauche ; 6 : omoplate ; 7 : corps vertébral ; 8 : côte.

Autoévaluation des acquis

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Auteurs

Sophie Guéraud Professeure certifiée de biochimie et de génie biologique Marie-Dominique Lacroix Professeure certifiée de biochimie et de génie biologique Anissa Gnenegbe-Loumi Professeure certifiée STMS, coordinatrice pédagogique à l’École de Travail Social Rabelais et membre du GIPTIC-STMS, académie de Paris Marie-Andrée Lesage-Saint-Cirel Professeure certifiée STMS