Bîologie pour psychologues Cours et Exercices
Jean Joly
Daniel Boujard
DUNOD
AVANT-PROPOS À LA NOUVELLE ÉDITION
XVII
AVANT-PROPOS À LA 1RE ÉDITION
XIX
COURS
CHAPITRE 1 LES ÊTRES VIVANTS ET LEUR ÉVOLUTION
1
1. Peut-on définir la vie ?
3
2. Les êtres vivants, objets de la biologie
4
2.1. La notion d'être vivant 4
2.2. Un être vivant est avant tout un organisme 4
2.3. Un être vivant est un système ouvert 5
2.4. Un être vivant peut se reproduire 5
2.5. Un être vivant, appartenant au règne animal, assume des fonctions de relation 6
3. L'idée d'évolution : naissance et développement des principales théories
7
3.1. L'idée d'évolution 7
3.2. Historique de la notion d'évolution 7
4. L'évolution biologique : les faits
11
4.1. Ce qu'enseigne la paléontologie 11
4.1.1. L'époque précambrienne : apparition des êtres vivants
11
4.1.2. Ère primaire : les premiers vertébrés
14
4.1.3. Ère secondaire : les reptiles sont les maîtres du monde... mais les mammifères arrivent
14
4.1.4. Ère tertiaire : la diversification des mammifères, la montée des primates
15
4.1.5. Ère quaternaire : la misé en place des espèces actuelles
15
4.2. Ce qu'enseigne la chimie du vivant 15
4.2.1. Comment sont apparus les premiers êtres vivants ?
15
4.2.2. Les mêmes matériaux pour tous les êtres vivants
19
4.2.3. L'histoire évolutive et le développement embryonnaire
20
4.3. L'hominisation (origine de l'espèce humaine) 21
4.4. Le « genre humain » 22
Lectures conseillées
25
CHAPITRE 2 LES MOLÉCULES DU VIVANT
27
1. Des atomes aux molécules
29
1.1. Qu'est-ce qu'un atome ? 29
1.2. La règle de l'octet 30
1.3. Les liaisons chimiques 31
1.3.1. La liaison covalente
32
1.3.2. La liaison ionique
33
1.3.3. La liaison hydrogène
33
1.4. La molécule d'eau 35
1.4.1. La structure de l'eau
35
1.4.2. Molécules hydrophiles et molécules hydrophobes
35
1.4.3. Les acides et les bases
36
1.5. Quelques propriétés des atomes fondamentaux de la matière vivante 37
1.5.1. Le carbone, squelette de la cellule
37
1.5.2. L'oxygène et l'azote, en se liant au carbone, vont permettre la création de groupements fonctionnels
38
2 Les molécules organiques (matériaux des êtres vivants)
38
2.1. Les familles de molécules organiques 39
2.2. Les glucides ou sucres 39
2.2.1. Généralités
39
2.2.2. Les oses
40
2.2.3. Lesosides
41
2.2.4. Les polysaccharides
41
2.3. Les lipides ou corps gras 42
2.3.1. Les lipides simples
42
2.3.2. Les lipides conjugués
43
2.3.3. Les Stéroïdes
44
2.3.4. Les prostaglandines
44
2.4. Les protides 44
2.4.1. Les acides aminés
45
2.4.2. Les peptides
46
2.4.3. Les protéines
47
2.5. Nucléotides et acides nucléiques 49
2.5.1. Lesnucléotides
50
2.5.2. Les acides nucléiques
51
Lectures conseillées
52
CHAPITRE 3 LA CELLULE
53
1. Pourquoi s'intéresser particulièrement à la cellule ?
55
2. Les bactéries
56
2.1. Où trouve-t-on des bactéries ? 56
2.2. Quelles sont les caractères d'une cellule bactérienne ? 57
2.3. Comment prolifèrent les bactéries ? 58
2.4. En quoi consistent les antibiotiques ? 58
3. Les virus
59
3.1. Comment prolifèrent les virus à ADN ? 59
3.2. Comment se reproduisent les virus à ARN ? 60
3.3. Que peuvent faire pour se reproduire les rétrovirus comme celui du SIDA ? 60
4. La cellule eucaryote
62
4.1. La membrane plasmique et les jonctions cellulaires (frontière de la cellule) 64
4.1.1. Structure
64
4.1.2. Constituants chimiques de la membrane
66
4.1.3. Principaux rôles de la membrane plasmique
66
4.2. Le noyau (mémoire de la cellule) 70
4.2.1. Forme et structure
70
4.2.2. Constituants chimiques du noyau
71
4.2.3. Principales fonctions du noyau
72
4.3. Les ribosomes (des « têtes de lecture » du message génétique) 73
4.3.1. Structure
73
4.3.2. Constitution chimique
73
4.3.3. Rôle
74
4.4. Le réticulum endoplasmique (un lieu d'élaboration de molécules) 74
4.4.1. Structure
74
4.4.2. Constitution chimique
74
4.4.3. Rôles du réticulum endoplasmique
75
4.5. L'appareil de Golgi (un atelier d'emballage) 76
4.5.1. Structure
76
4.5.2. Constitution chimique
76
4.5.3. Rôles physiologiques
77
4.5.4. Adressage des protéines
78
4.6. Le hyaloplasme et le cytosquelette (responsables de la forme et des mouvements de la cellule) 78
4.6.1. Structure
78
4.6.2. Constitution chimique
79
4.6.3. Rôles dû hyaloplasme et du cytosquelette
80
4.7. La mitochondrie (une centrale énergétique) 80
4.7.1. Structure et ultrastructure de la mitochondrie
80
4.7.2. Les fonctions respiratoires de la mitochondrie
81
4.8. Les lysosomes et les peroxysomes : lieux de traitement des déchets cellulaires 854
8.1. Les lysosomes 85
4.8.2. Les peroxysomes
85
5. Conclusion : le fonctionnement cellulaire
86
Lectures conseillées
86
CHAPITRE 4 UN PROGRAMME COMPACT D'INFORMATION GÉNÉTIQUE
87
1. Introduction
89
2. La molécule d'ADN (acide désoxyribonucléique), support de l'hérédité
89
3. La réplication de l'ADN
92
3.1. D'abord, comprendre l'essentiel 92
3.2. Des enzymes pour la réplication 92
3.3. Formation des fourches de réplication 93
3.4. Do problème « technique » résolu grâce aux « fragments » d'Okazaki 94
4. Le ARN (acides ribonucléiques)
95
5. La synthèse protéique
96
5.1. Le code génétique 96
5.2. Les grandes étapes de la synthèse protéique 98
5.3. La transcription des ARN : les ARN polymérases 98
5.4. La transcription et la maturation des ARN messagers 99
5.5. La traduction des ARNm en protéines 102
5.5.1. Les ARN de transfert : des adaptateurs-décodeurs
102
5.5.2. Le ribosome : une machine à fabriquer des protéines
102
5.5.3. Les différentes étapes de la synthèse protéique (figure 46)
102
6. Le contrôle de l'expression génétique
105
6.1. La régulation de la transcription 106
6.2. La régulation de l'activité post-transcriptionnelle 107
6.2.1. La régulation de l'épissage
107
6.2.2. Régulation par modification de la stabilité des messagers
109
6.3. La régulation de l'activité traductionnelle 109
6.4. La régulation post-traductionnelle 110
Lectures conseillées
111
CHAPITRE 5 CYCLE CELLULAIRE ET DIFFÉRENCIATION
113
1. La cellule se divise
115
1.1. Notion de cycle cellulaire 115
1.2. La mitose 116
1.2.1. Description
116
1.2.2. Les chromosomes mitotiques
118
1.3. Le contrôle du cycle cellulaire 120
1.3.1. Facteurs internes à la cellule
120
1.3.2. Les antimitotiques
122
1.4. Mitose et vieillissement : rôle des télomères 123
2. Prolifération et différenciation cellulaire
123
2.1. Les facteurs de croissance 124
2.2. Les oncogènes et le cancer 125
2.3. L'apoptose : mort cellulaire programmée 125
3. Les grandes étapes de la différenciation cellulaire dans l'embryon humain
126
3.1. De l'oeuf aux tissus 126
3.2. Les étapes-clés du développement 126
3.3. Détermination et différenciation 129
3.4. Les cellules souches embryonnaires 130
4. Les différents tissus d'un organisme adulte
131
4.1. Les tissus épithéliaux 131
4.1.1. Les épithéliums de revêtement
131
4.1.2. Les épithéliums glandulaires
132
4.2. Les tissus conjonctifs et squelettiques 133
4.2.1. Les tissus conjonctifs
133
4.2.2. Les tissus squelettiques
134
4.3. Les tissus musculaires 134
4.4. Le tissu nerveux (cf. chapitres 7, 8 et 9) 135
4.5. Le tissu sanguin et les tissus hématopoïétiques 135
4.5.1. Le sang
135
4.5.2. Les tissus hématopoïétiques
136
4.6. Les cellules souches chez l'adulte 137
Lectures conseillées
138
CHAPITRE 6 REPRODUCTION ET HÉRÉDITÉ
139
1. La reproduction sexuée : formation de la cellule-oeuf
141
1.1. Les cractéristiques de la reproduction sexuée 141
1.2. Détermination et différenciation du sexe 143
1.2.1. Détermination du sexe
143
1.2.2. Différenciation des gonades et des voies génitales
144
1.3. La gamétogenèse 145
1.3.1. La méiose
145
1.3.2. La spermatogenèse
149
1.3.3. L'ovogenèse
151
1.4. La fécondation 154
1.5. La procréation médicalement assistée (PMA) et ses limites 157
1.6. Le clonage thérapeutique : un espoir ? 158
2. L'hérédité
159
2.1. Les fondements de la génétique 159
2.2. Génotype et phénotype 160
2.3. Notion de génétique formelle 161
2.3.1. Les « lois » de Mendel
161
2.3.2. Cas des gènes portés sur le même chromosome
165
2.3.3. Hérédité liée au sexe
166
3. Le génome humain décrypté
166
4. Interventions sur le génome dans l'espèce humaine : les thérapies géniques
168
Lectures conseillées
169
CHAPITRE 7 LES CELLULES NERVEUSES
171
1. Introduction : la théorie euronique
173
2. La neurulation : mise en plue du tissu nerveux
174
2.1. Les premières étapes de la morphogenèse (figure 7.1) 174
2.2. L'embryon pendant la neurulation 174
2.2.1. Évolution du tube neural
176
2.2.2. Les crêtes neurales et leurs dérivés
176
2.3. Lés cellules au cours de la neurulation : une première différenciation 178
3. Les différentes cellules du tissu nerveux
180
3.1. Les cellules gliales 180
3.1.1. Les astrocytes
180
3.1.2. Les oligodendrocytes
180
3.1.3. La microglie
181
3.2. Les neurones 181
3.2.1. Caractères généraux
181
3.2.2. Les principaux types de neurones
182
3.3. Structure fine du neurone 182
3.3.1. Organites non spécifiques
183
3.3.2. Cytosquelette et transport axonique
183
3.3.3. La barrière sang-tissu nerveux
184
3.4. Comment s'effectue la croissance des neurones ? 184
3.5. Maturation des neurones et des circuits neuroniques 185
3.5.1. Notion de maturation neuronique
185
3.5.2. Plasticité de l'organisation du système nerveux
185
3.5.3. La myélinisation : un événement majeur
187
3.5.4. Anomalies de la myélinisation : la sclérose en plaques
189
4. Fonctions du neurone : l'influx nerveux
190
4.1. Comment « mesurer » l'activité du neurone ? 190
4.2. Le potentiel de membrane (ou potentiel trans-membranaire de repos) 191
4.2.1. Mise en évidence du potentiel de membrane
191
4.2.2. Origine du potentiel de membrane
192
4.3. Les potentiels d'équilibre des ions 193
4.4. Le potentiel d'action (ou influx nerveux) 194
4.4.1. Mise en, évidence du potentiel d'action
194
4.4.2. Interprétation ionique du potentiel d'action
196
4.4.3. Propagation du potentiel d'action le long de l'axone
197
Lectures conseillées
199
CHAPITRE 8 LA NEUROTRANSMISSION
201
1. La synapse : lieu de communication entre neurones
203
1.1. Définition de la synapse 203
1.2. Principaux types de synapses 203
1.3. Structure fine de la synapse 204
1.3.1. Les composantes de la synapse
204
1.3.2. Les récepteurs synaptiques
205
1.4. La transmission synaptique 206
1.4.1. Vue d'ensemble sur le phénomène
206
1.4.2. Les étapes de la transmission synaptique
207
2. Les neuromédiateurs (ou médiateurs chimiques)
211
2.1. Importance des neuromédiateurs 211
2.2. Caractères généraux des neuromédiateurs 211
2.3. Les principaux neuromédiateurs simples . 212
2.3.1. L'acétylcholine (Ach)
212
2.3.2. La dopamine
213
2.3.3. La noradrénaline (NA)
216
2.3.4. Autres médiateurs simples
216
2.4. Les neuropeptides 216
2.4.1. Comment peut-on définir les neuropeptides ?
216
2.4.2. Principaux neuropeptides
217
2.4.3. Co-localisations de neuromédiateurs simples et de neuropeptides ; récepteurs aux neuropeptides
218
2.4.4. Importance des neuropeptides
219
2.5. Potentialisation à long terme et mémoire 220
3. Synapses et substances psychotropes
221
3.1. Une découverte majeure : dès molécules pour soigner les malades mentaux 221
3.2. Qu'appelle-t-on substances psychotropes ? 222
3.2.1. Les grandes familles de substances psychotropes
222
3.3. Conclusions 224
4. Des ensembles de neurones au cerveau humain
226
Lectures conseillées
226
CHAPITRE 9 LE SYSTÈME NERVEUX ET LES FONCTIONS DE RELATION
227
1. Organisation générale du système nerveux
229
2. Quelques méthodes d'étude de la structure et du fonctionnement du système nerveux central
231
3. Structure du système nerveux central
233
3.1. La moelle épinière 234
3.2. Le tronc cérébral 235
3.3. Le cervelet 236
3.4. Le paléencéphale (noyaux gris centraux) 237
3.5. Le néencéphale 238
3.5.1. Le paléocortex
238
3.5.2. Le néocortex
239
3.6. Les grandes voies de conduction du SNC 240
4. Quelques fonctions importantes du système nerveux
242
4.1. Les arcs réflexes 242
4.1.1. Réflexe monosynaptique
242
4.1.2. Réflexes polysynaptiques
245
4.2. Le tact : du bout des doigts au cortex 245
4.3. Transmission et perception de la douleur (vive) 248
4.3.1. Structure des voies
248
4.3.2. Fonctionnement des voies de la douleur
249
4.4. Les voies motrices et l'acte moteur 250
4.4.1. Anatomie des voies motrices
250
4.4.2. L'acte moteur
252
4.5. Système nerveux et vigilance (éveil et sommeils) 253
4.5.1. Pourquoi dormir ?
253
4.5.2. L'éveil et les sommeils
253
4.5.3. Formation réticulée et niveaux de vigilance
254
4.5.4. Signification, importance du rêve
256
5. Système nerveux et glandes endocrines
256
5.1. Les différents systèmes de transmission chimique 256
5.2. Notion de neuro-sécrétion 257
5.3. L'axe hypothalamo-hypophysaire 259
5.3.1. La neurohypophyse
259
5.3.2. L'adénohypophyse
259
5.4. Système nerveux et stress 260
6. Système nerveux et toxicomanies
263
6.1. Importance du problème 263
6.2. Définition 263
6.3. Mots-clés de la toxicomanie : euphorie, assuétude, accoutumance 264
6.4. Les substances toxicomanigènes 264
6.5. Mécanismes principaux des toxicomanies 266
6.6. Les traitements 268
6.7. Alcoolisme et tabagisme 269
6.7.1. L'alcoolisme
269
6.7.2. Le tabagisme
270
6.8. En conclusion 271
7. Aperçu sur les fonctions d'intègration du système nerveux central
272
Lectures conseillées
274
QCM, EXERCICES ET CORRIGÉS
CHAPITRE 1 : LES ÊTRES VIVANTS ET LEUR ÉVOLUTION
277
1. QCM
277
2. Vrai ou faux
279
3. Corrigés
281
CHAPITRE 2 : LES MOLÉCULES DU VIVANT
285
1. QCM
285
2. Vrai ou faux
286
3. Exercices
290
4. Corrigés
291
CHAPITRE 3 : LA CELLULE
297
1. QCM
297
2. Vrai ou faux
299
3. Exercices
302
4. Corrigés
307
CHAPITRE 4 : UN PROGRAMME COMPACT D'INFORMATION GÉNÉTIQUE
313
1. QCM
313
2. Vrai ou faux
314
3. Exercices
319
4. Corrigés
322
CHAPITRE 5 : CYCLE CELLULAIRE ET DIFFÉRENCIATION
327
1. QCM
327
2. Vrai ou faux
329
3. Exercices
333
4. Corrigés
335
CHAPITRE 6 : REPRODUCTION ET HÉRÉDITÉ
341
1. QCM
341
2. Vrai ou faux
343
3. Exercices
347
4. Corrigés
350
CHAPITRE 7 : LES CELLULES NERVEUSES
359
1. QCM
359
2. Vrai ou faux
361
3. Exercices
364
4. Corrigés
366
CHAPITRE 8 : LA NEUROTRANSMISSION
371
1. QCM
371
2. Vrai ou faux
373
3. Exercices
377
4. Corrigés
378
CHAPITRE 9 : LE SYSTÈME NERVEUX ET LES FONCTIONS DE RELATION
383
1. QCM
383
2. Vrai ou faux
384
3. Exercices
387
4. Corrigés
391
INDEX DES NOTIONS
397
INDEX DES AUTEURS
405