2. Biologie des organismes
Les rythmes biologiques chez les Animaux et les Végétaux
Jean Clos
Michel Coupé
Yves Muller
Ellipses
Partie 1. Les idées essentielles9
Introduction11
1. La diversité des rythmes biologiques12
1.1. Les paramètres définissant un rythme12
1.2. La fréquence (ou la période) permet de classer les rythmes14
1.2.1. Rythmes de haute fréquence (ou de basse période)14
1.2.2. Rythmes de moyenne fréquence (ou de moyenne période)16
1.2.3. Rythmes de basse fréquence (ou de grande période)21
Conclusion28
2. Le déterminisme des rythmes biologiques29
2.1. Les rythmes endogènes29
2.1.1. Définition et mise en évidence29
2.1.2. Notion d'horloge interne ou d'oscillateur fondamental30
2.2. Les rythmes exogènes37
2.2.1. Les synchronisateurs d'ambiance37
2.2.2. Le transfert du message photopériodique66
Conclusion76
3. L'importance biologique des rythmes77
3.1. Les rythmes de haute fréquence fournissent un "chronomètre" assurant le fonctionnement et l'adaptation rapide des organismes aux changements d'environnement77
3.1.1. Une rythmicité bioélectrique77
3.1.2. Automatisation des organes vitaux: une rythmicité modulable90
3.1.3. La cyclose des cellules végétales94
3.1.4. Des horloges biochimiques: allostérie enzymatique, régulation de la glycolyse et "effet Pasteur"94
3.2. Les rythmes de moyenne fréquence fournissent un "horloge" assurant la vie et la survie des individus94
3.2.1. Préadaptation94
3.2.2. Répartition temporelle de fonctions incompatibles96
3.2.3. Adaptation de l'organisme aux besoins variables de l'état de veille et de sommeil100
3.2.4. Répartition spatio-temporelle des individus: relations interspécifiques101
3.2.5. Adaptation et préadaptation des organismes dans la zone de balancement des marées105
3.2.6. Une rythmicité développementale: oscillations endocriniennes en relation de phase et développement discontinu chez les Insectes holométaboles106
3.3. Les rythmes de basse fréquence fournissent un "calendrier" assurant la pérennité des espèces108
3.3.1. Préadaptation108
3.3.2. Adaptation spatiale et temporelle à la disponibilité en nourriture115
3.3.3. Activité reproductrice et synchronisation intraspécifique120
3.3.4. Synchronisation du cycle de développement des Végétaux123
3.3.5. Ségrégation temporelle des fonctions ou comment les organismes répartissent les phases d'accumulation des réserves et les périodes de consommation127
3.3.6. L'alternance des générations133
Conclusion134
Conclusion générale135
Partie 2. Les faits scientifiques143
1. La génétique des rythmes biologiques: la découverte fondamentale du premier gène circadien, le gène per (période) chez la Drosophile
Par R.J. Konoka et S. Benzer (1971)145
2. Mise en évidence de l'implication de la transcription et de la traduction dans le fonctionnement de l'horloge moléculaire chez deux algues unicellulaires microscopiques, Acetabularia et Gonyaulax146
3. La découverte du MPF (Maturation/Promoting Mitosis Factor) dans l'ovocyte de Xénope
Par MJ. Lohka et al. (1988)148
4. Mise en évidence du rôle joué par le noyau supra-chiasmatique et la glande pinéale dans le contrôle des rythmes neuroendocriniens chez les Vertébrés151
5. Mise en évidence des structures permissive et exécutive du sommeil paradoxal par l'expérience princeps
De Michel Jouvet (années 80)153
6. Mise en évidence du cycle circadien endogène de la photosensibilité chez l'animal
Par J. Boissin (années 80): la méthode des "créneaux de lumière"155
7. Mise en évidence par E. Gwinner et al. (1966) d'une horloge interne circannuelle synchronisée par l'environnement photopériodique qui commande la migration et la mue chez le Pouillot fitis (Phylloscopus trochilus) et la Fauvette des jardins (Sylvia borin)157
8. La découverte du phytochrome
Par Borthwick et Hendricks (1952)160
9. La découverte des cryptochromes chez les Végétaux (W. R Briggs, de 1963 à 1995) et les Animaux (C. Petit et A. Sancar, 1998)162
Partie 3. Entraînement165
1. Corrigés-types (sujets d'écrit et/ou d'oral)167
Sujet 1. Un exemple d'activité cérébrale rythmique: l'alternance veille-sommeil167
Sujet 2. Cycle oestrien et cycle menstruel: analogies et différences175
Sujet 3. Environnement et reproduction chez les Mammifères: bénéfices et contraintes184
Sujet 4. Le cycle cellulaire et sa régulation191
Sujet 5. La vie animale en milieu souterrain197
Sujet 6. La vie animale en milieu abyssal204
Sujet 7. La vie ralentie chez les Animaux209
Sujet 8. Lumière et vie animale232
Sujet 9. La dormance chez les Végétaux240
Sujet 10. La lumière et les Végétaux (2 propositions)246
Sujet 11. Les phytochromes257
2. QCM263
1. Questions à choix multiples263
2. Associations d'éléments266
3. Questions à court développement269
Réponses271
3. Annales273
Sujets d'oral Capes273
Sujets d'oral Agrégation275
Leçons L275
Leçons D276
Sujets d'écrit (Capes et Agrégation)277
Bibliographie spécifique311
Bibliographie générale313
Lexique315