Homéostasie et réponse

• L'homéostasie est la régulation des conditions internes d'une cellule ou d'un organisme, afin de maintenir des conditions optimales pour l'action enzymatique et toutes les fonctions cellulaires, en réponse aux variations internes et externes.
• L'organisme contrôle la concentration de glucose sanguin, la température corporelle et les niveaux d'eau.
• Tout système de contrôle automatique possède : des récepteurs (détectent les stimuli), des centres de coordination (cerveau, moelle épinière, pancréas — reçoivent et traitent l'information) et des effecteurs (muscles ou glandes — provoquent la réponse qui rétablit les niveaux optimaux).
• Les réponses nerveuses sont rapides et de courte durée ; les réponses hormonales sont plus lentes mais agissent plus longtemps.

Le trajet : stimulus → récepteur → coordinateur (SNC : cerveau + moelle épinière) → effecteur (contraction musculaire / sécrétion glandulaire) → réponse.

L'information circule le long de cellules appelées neurones sous forme d'impulsions électriques. Le SNC coordonne la réponse des effecteurs.

L'arc réflexe — protection automatique et rapide qui ne fait pas intervenir la partie consciente du cerveau :

stimulus → récepteur → neurone sensoriel → synapse → neurone intermédiaire (dans le SNC) → synapse → neurone moteur → effecteur → réponse.

À une synapse, l'influx électrique arrive à l'extrémité d'un neurone et un produit chimique est libéré ; il diffuse à travers l'espace et déclenche un influx électrique dans le neurone suivant.

RP7 — Temps de réaction : concevoir et mener une enquête sur l'effet d'un facteur (ex. caféine) sur le temps de réaction humain. Lâcher une règle entre les doigts et le pouce d'un partenaire ; mesurer la distance de rattrapage ; convertir en temps (ou utiliser un test informatique) ; contrôler les variables (même main, même hauteur) ; répéter et calculer une moyenne. Interpréter des données de temps de réaction à partir de graphiques et de tableaux.

Le cerveau (HT supplémentaire)

Identifier sur un schéma : cortex cérébral (conscience, mémoire, langage), cervelet (équilibre, coordination des mouvements), moelle allongée (rythme cardiaque, respiration).

(HT) Difficultés d'étude et de traitement du cerveau : il est complexe et fragile, facilement endommagé, et difficile d'accès. Méthodes de cartographie : étude de patients avec lésions cérébrales, stimulation électrique de régions, et imagerie par résonance magnétique. Évaluer les avantages et les risques des interventions cérébrales.

L'œil

Identifier et expliquer : rétine (cellules réceptrices sensibles à l'intensité lumineuse et aux couleurs), nerf optique (transporte les influx de la rétine vers le cerveau), sclère (couche externe résistante), cornée (réfracte la lumière), iris (muscles colorés contrôlant la taille de la pupille — adaptation réflexe à la faible/lumière vive), muscles ciliaires et ligaments suspensifs (contrôlent la forme du cristallin).

Accommodation — modification de la forme du cristallin pour la mise au point :

Défauts visuels : myopie (vue courte — les objets lointains se focalisent devant la rétine ; corrigée par une lentille convergente), hypermétropie (vue longue — les objets proches se focalisent derrière la rétine ; lentille divergente). Traitements : verres correcteurs, lentilles de contact, chirurgie laser pour remodeler la cornée, remplacement du cristallin.

Contrôle de la température corporelle

Le centre thermorégulateur du cerveau possède des récepteurs sensibles à la température sanguine ; les récepteurs cutanés lui envoient des influx.

• Trop chaud : les vaisseaux sanguins se dilatent (vasodilatation) — plus de sang près de la surface transfère de l'énergie vers l'environnement ; sueur produite — l'évaporation de la sueur transporte de l'énergie loin du corps.
• Trop froid : les vaisseaux sanguins se contractent (vasoconstriction) ; la transpiration s'arrête ; les muscles squelettiques se contractent (frissons — la respiration transfère de l'énergie pour réchauffer le sang).

(HT) Expliquez en contexte comment chaque mécanisme abaisse ou élève la température pour la ramener à son optimum.

Le système endocrinien est formé par des glandes qui sécrètent des hormones directement dans le sang ; le sang les transporte vers des organes cibles. Plus lent que les nerfs, mais plus durable. Identifiez sur un schéma corporel : glande pituitaire (« glande maîtresse » du cerveau), pancréas, thyroïde, glande surrénale, ovaire, testicules.

La glycémie est surveillée et régulée par le pancréas :

• Trop élevée → le pancréas sécrète l'insuline → le glucose passe du sang dans les cellules ; dans les cellules hépatiques et musculaires, l'excès de glucose est converti en glycogène pour être stocké.
• (HT) Trop basse → le pancréas sécrète le glucagon → le glycogène est reconverti en glucose, libéré dans le sang. Le couple insuline-glucagon constitue une boucle de rétroaction négative.

Diabète : Type 1 — le pancréas ne produit pas assez d'insuline ; glycémie non contrôlée traitée par des injections d'insuline. Type 2 — les cellules de l'organisme ne répondent plus à l'insuline ; traité par un régime alimentaire contrôlé en glucides et un programme d'exercice physique ; l'obésité est un facteur de risque. Interprétez les graphiques de glycémie avec et sans diabète.

Équilibre hydrique et azoté — biologie uniquement

L'eau quitte l'organisme par les poumons (expiration) et la peau (transpiration, avec des ions et de l'urée) — sans contrôle. L'excès d'eau, d'ions et d'urée est éliminé par les reins sous forme d'urine. Les cellules qui perdent ou gagnent trop d'eau par osmose fonctionnent mal. (HT) Les acides aminés en excès provenant de l'alimentation sont déaminés dans le foie : l'ammoniac (toxique) → urée pour une excrétion sûre.

Les reins filtrent le sang et réabsorbent sélectivement le glucose, certains ions et l'eau. (HT) Si le sang est trop concentré, la glande pituitaire libère l'ADH, ce qui rend les tubules rénaux plus perméables, permettant ainsi une réabsorption accrue de l'eau — nouvelle rétroaction négative.

Insuffisance rénale : traitée par une greffe ou une dialyse — le sang circule entre des membranes semi-perméables dans un liquide dialysant aux concentrations appropriées en eau/ions, afin que les déchets diffusent hors du sang tout en retenant le glucose et les substances utiles ; évaluez le dispositif mécanique face à la greffe.

Hormones de la reproduction humaine

Œstrogène (ovaire) — hormone principale féminine ; à la puberté, les ovocytes mûrissent et l'un d'eux est libéré tous les 28 jours environ (ovulation). Testostérone (testicules) — stimule la production de spermatozoïdes.

(HT) Le cycle menstruel :

(HT) Interpréter les graphiques des niveaux hormonaux tout au long du cycle : FSH initie la croissance folliculaire → les œstrogènes augmentent → le pic de LH déclenche l'ovulation (vers le jour 14) → la progestérone épaissit l'endomètre jusqu'à sa chute, ce qui relance le cycle.

Contraception — évaluer les méthodes hormonales et non hormonales : pilules contraceptives (inhibent FSH pour empêcher la maturation des ovocytes), injections/implants/transdermiques à libération prolongée de progestérone, méthodes barrières (condoms, diaphragme), dispositifs intra-utérins, spermicides, abstinence lors de la présence d'un ovocyte dans la trompe, stérilisation.

Infertilité (HT) : « médicaments fécondants » (FSH + LH) stimulent la maturation des ovocytes. FIV : FSH et LH stimulent plusieurs ovocytes → ovocytes prélevés et fécondés avec des spermatozoïdes en laboratoire → embryons se développent en petits amas cellulaires → un ou deux embryons transférés dans l'utérus. Évaluation : stress émotionnel/physique, taux de succès faibles, risque de grossesses multiples.

Rétroaction négative (HT) : adrénaline (glandes surrénales, peur/stress) augmente la fréquence cardiaque et la livraison d'oxygène et de glucose au cerveau et aux muscles — réponse « combat ou fuite ». Thyroxyne (thyroïde) stimule le taux métabolique basal et est importante pour la croissance et le développement ; son niveau est régulé par rétroaction négative. Interpréter les schémas simples de rétroaction négative.

Les plantes produisent des hormones pour coordonner et contrôler la croissance ainsi que les réponses à la lumière (phototropisme) et à la gravité (gravitropisme/geotropisme). Une distribution inégale d'auxine provoque des taux de croissance inégaux chez les racines et les tiges — les tiges se courbent vers la lumière ; les racines poussent vers le bas.

RP8 : explorer l'effet de la lumière ou de la gravité sur des plantules nouvellement germées — enregistrer sous forme de mesures de longueur et de dessins biologiques légendés soignés.

(HT) Les gibbérellines initient la germination des graines ; l'éthylène contrôle la division cellulaire et la maturation des fruits.

(HT) Utilisations : auxines comme herbicides, poudres favorisant l'enracinement et pour promouvoir la croissance en culture tissulaire ; éthylène pour contrôler la maturation lors du stockage et du transport ; gibbérellines pour lever la dormance des graines, promouvoir la floraison et augmenter la taille des fruits. Considérer l'impact des herbicides sur la biodiversité.

• Définir l'homéostasie ; récepteur–centre de coordination–effecteur dans cet ordre ; arc réflexe dessiné avec synapse.
• Pièces de l'œil et tableau de l'accommodation par cœur ; myopie vs hypermétropie avec corrections.
• Température : vasodilatation/sudation vs vasoconstriction/frissons, en contexte (HT).
• Insuline et (HT) glucagon avec rétroaction négative ; traitements Type 1 vs Type 2.
• (Bio) filtration rénale + réabsorption sélective ; (HT) AHD ; dialyse vs greffe.
• (HT) Interactions FSH–œstrogènes–LH–progestérone et graphique ; liste des contraceptifs ; étapes de la FIV ; adrénaline et thyroxyne.
• (Bio) tropismes avec auxine ; RP8 ; (HT) les trois utilisations hormonales.