Contrôle et coordination

L'organisme possède deux systèmes de coordination. Le système endocrinien 内分泌系统 envoie des hormones chimiques (telles que l'ADH, le glucagon et l'insuline) dans le sang. Le système nerveux 神经系统 envoie rapidement des signaux électriques le long des neurones.

Un neurone 神经元 est une cellule nerveuse. Il existe trois types :

• non neurone sensitif 感觉神经元 transporte les impulsions depuis un récepteur vers le cerveau ou la moelle épinière.
• non neurone moteur 运动神经元 transporte les impulsions vers un effecteur, tel qu'un muscle 肌肉.
• les neurones intermédiaires 中间神经元 connectent les neurones sensitifs aux neurones moteurs.

Un neurone possède un long prolongement (l'axon) le long duquel l'impulsion voyage.

C'est à quoi ressemblent réellement les neurones dans une coupe colorée de tissu cérébral :

Une cellule réceptrice sensorielle 感受器 détecte un stimulus 刺激 et initie une impulsion dans un neurone sensitif. Par exemple, une cellule chimioréceptrice 化学感受器 dans une papille gustative 味蕾 détecte des substances chimiques alimentaires, déclenchant un potentiel d'action 动作电位 dans le neurone sensitif.

L'impulsion est un changement de tension à travers la membrane du neurone.

• potentiel de repos 静息电位 — lorsqu'aucune impulsion ne passe, l'intérieur est négatif par rapport à l'extérieur. Cela est maintenu par une pompe qui expulse les ions sodium et introduit les ions potassium, et par une perméabilité membranaire supérieure au potassium.
• potentiel d'action — un stimulus ouvre les canaux sodiques, permettant aux ions sodium de pénétrer massivement et rendant l'intérieur brièvement positif (dépolarisation). Ensuite, les canaux potassiques s'ouvrent, les ions potassium sortent, et le potentiel membranaire 膜电位 revient à la valeur négative (repolarisation).
• période réfractaire 不应期 — juste après un potentiel d'action, les canaux sodiques ne peuvent pas rouvrir pendant un court instant. Cela restaure le potentiel de repos et limite la fréquence maximale des impulsions envoyées.

Impulsions plus rapides : la myéline

Certains neurones sont enveloppés d'une gaine graisseuse appelée gaine de myéline 髓鞘. L'impulsion ne peut pas traverser la gaine, elle saute donc d'un espace à l'autre. Ce saut, appelé conduction saltatoire 跳跃式传导, accélère considérablement le trajet de l'impulsion.

Une synapse 突触 est une minuscule fente entre deux neurones. Une synapse cholinergique 胆碱能突transmet le signal de la manière suivante :

1. l'influx arrive et provoque l'entrée d'ions calcium 钙离子 dans le premier neurone.
2. cela fait que les vésicules libèrent un neurotransmetteur 神经递质 appelé acétylcholine 乙酰胆碱.
3. l'acétylcholine diffuse à travers la fente et se lie aux récepteurs du neurone suivant.
4. cela déclenche un nouvel influx dans le neurone suivant.

Une jonction neuromusculaire 神经肌肉接头 ressemble à une synapse, mais elle se situe entre un neurone moteur et un muscle.

Le muscle strié 横纹肌 est composé de longues fibres. Chaque fibre est divisée en unités répétitives appelées sarcomères 肌节. À l'intérieur, il existe deux types de filaments 肌丝 : des filaments épais (myosine) et des filaments fins (actine). Le système des tubules T T小管 transporte l'influx profondément dans la fibre, et le réticulum sarcoplasmique 肌质网 stocke et libère les ions calcium.

Le modèle des filaments glissants 肌丝滑动模型 explique la contraction :

1. un influx provoque la libération d'ions calcium par le réticulum sarcoplasmique.
2. les ions calcium se lient à la troponine 肌钙蛋白, ce qui déplace la tropomyosine 原肌球蛋白 et découvre les sites de liaison sur l'actine.
3. les têtes de myosine se fixent sur l'actine et la tirent vers l'intérieur, en utilisant l'énergie de l'ATP.
4. les filaments fins glissent sur les filaments épais, si bien que chaque sarcomère se raccourcit et le muscle se contracte.

La plante-piège Vénus

La plante-piège Vénus 捕蝇草 possède de minuscules poils sur ses feuilles en forme de piège. Lorsqu'un insecte touche ces poils, un signal électrique rapide se propage, les cellules perdent rapidement de l'eau et changent de forme, et le piège se referme brusquement pour capturer l'insecte.

Auxine et croissance

L'auxine 生长素 est une hormone végétale qui provoque la croissance cellulaire en longueur (elongation 伸长 growth). Elle agit en faisant pomper la cellule des protons 质子 (ions hydrogène) dans la paroi cellulaire 细胞壁. Cela acidifie 酸化 la paroi, ce qui la desserre, permettant à la cellule de s'étirer lorsque l'eau pénètre.

Gibbérelline et germination

La gibbérelline 赤霉素 contrôle la germination 萌发 des graines d'orge 大麦. Elle active les gènes produisant de l'amylase, qui dégrade ensuite l'amidon stocké en sucres pour alimenter la jeune plantule en croissance.

Exemple résolu. Expliquez pourquoi un influx nerveux traverse une synapse dans un seul sens, et pourquoi la myélinisation accélère son trajet le long d'un axone. Au niveau d'une synapse, les vésicules de neurotransmetteurs se trouvent uniquement dans le neurone pré-synaptique, et les récepteurs uniquement sur la membrane post-synaptique ; le neurotransmetteur ne peut donc jamais traverser que dans un sens, ce qui fait de la synapse une valve unidirectionnelle. Sur un axone myélinisé, la gaine de myéline isole la membrane, de sorte que les ions ne peuvent traverser qu'aux nœuds de Ranvier ; l'influx saute alors d'un nœud à l'autre (conduction saltatoire) plutôt que de dépolariser successivement toute la membrane, ce qui est beaucoup plus rapide et consomme moins d'ATP. Identifiez la structure responsable de chaque effet : les vésicules et récepteurs déterminent la direction, l'isolement et les nœuds déterminent la vitesse.

• Expliquez le potentiel de repos (pompe Na+/K+ ; intérieur plus négatif) puis le potentiel d'action (dépolarisation → repolarisation) comme tout-ou-rien.
• La conduction saltatoire (myéline, nœuds de Ranvier) accélère l'influx ; la période réfractaire le rend unidirectionnel et discontinu.
• Décrivez la synapse dans l'ordre : entrée de Ca2+ → fusion des vésicules → neurotransmetteur → récepteurs → nouvel influx.
• La contraction musculaire suit le modèle des filaments glissants (actine, myosine, ATP, Ca2+).