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Des organismes pluricellulaires : les animaux

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Objectifs

Comprendre l’organisation du vivant à l’échelle de l’organisme animal.
Comprendre qu’une fonction est assurée par un système constitué de plusieurs organes.
Comprendre que chaque organe assure une fonction biologique qui dépend des tissus qui le compose.
Comprendre qu’un tissu est un ensemble de cellules spécialisées assemblées par une matrice extracellulaire.
Comprendre que tous les systèmes doivent interagir entre eux pour assurer le fonctionnement de l’organisme.

Points clés

Les organismes pluricellulaires sont formés de cellules eucaryotes.
Les fonctions vitales sont assurées par des systèmes formés chacun par des organes.
Chaque organe est constitué par un assemblage de différents tissus constitués d’un ensemble de cellules spécialisées.
L’ensemble des réactions de l’organisme qui permettent la production de matière et d’énergie est appelé métabolisme.

Pour bien comprendre

Chez les animaux :

Le système respiratoire permet de prélever le dioxygène, et le système digestif, les nutriments indispensables à la respiration et à la production de biomasse (fonction de Nutrition).
Tous les systèmes sont connectés entre eux par le système circulatoire qui permet entre autre l’élimination des déchets par le système excréteur.
Le système nerveux quant à lui joue un rôle essentiel dans la communication avec l’environnement.
Le système reproducteur permet d’assurer la survie de l’espèce.

1. Introduction

Tous les organismes pluricellulaires sont de type eucaryote. Ils sont constitués par un très grand nombre de cellules toutes issues de la cellule-œuf originelle.

Au sein de l’organisme, les cellules ayant une même fonction (semblables) sont regroupées en tissu maintenu par une matrice extracellulaire. Ce sont des cellules spécialisées. Les tissus s’organisent pour former un organe, plusieurs organes forment un système. Chaque système joue un rôle important pour le métabolisme de l’organisme pluricellulaire (nutrition incluant respiration et digestion, reproduction, stockage des réserves, circulation, excrétion, etc.).

On distingue les organismes pluricellulaires autotrophes et les organismes pluricellulaires hétérotrophes. Les animaux (et les champignons) sont des organismes pluricellulaires hétérotrophes. Ils doivent, pour se nourrir, prélever de la matière organique et minérale (gaz) dans leur milieu de vie afin de produire leur propre matière et de l’énergie. Ils doivent aussi se reproduire et éliminer leurs déchets azotés. Ils possèdent différents systèmes permettant d’assurer ces fonctions tous organisés de la même façon.

2. Les différents tissus

Chez les animaux, il existe différents tissus :

Les tissus conjonctifs qui servent de soutien aux autres tissus. Les cellules y sont très espacées et en contact avec une matrice extracellulaire abondante.
Les tissus épithéliaux sont des tissus de revêtement qui sont formés d’une (ou plusieurs) couche(s) de cellules très compacte(s) au contact du milieu extérieur. Ils incluent l’épiderme et toutes les muqueuses. Ces tissus reposent toujours sur une ou plusieurs couches de tissus conjonctifs notamment la lame basale.
Exemples : muqueuse intestinale et épithélium de la peau chez l'être humain

Paroi intestinale
Épiderme
Les tissus endothéliaux qui forment le tissus de revêtement de l’intérieur des vaisseaux sanguins. Ils sont formés d’une (capillaires) ou plusieurs couches de cellules.
Les tissus musculaires constitués par des cellules musculaires qui ont la particularité d’être multinucléées (plusieurs noyaux) et de pouvoir se contracter. Ces cellules présentent soit un aspect strié (muscles squelettiques striés impliqués dans les mouvements) soit un aspect non strié (muscles lisses enveloppant la plupart des organes).

Exemples : muscles striés et muscles lisses humains.
Muscles striés
Muscles lisses
Le tissu nerveux constitué par les cellules nerveuses ou neurones dont les corps cellulaires sont localisés dans la substance grise de la moelle épinière ou le cortex cérébral (système nerveux central). Les prolongements cytoplasmiques appelés dendrites ou axones forment les nerfs.
Exemple : tissu nerveux humain.

Coupe transversale du cervelet humain
Le tissu adipeux qui joue un rôle de stockage à long terme de l’énergie sous la forme de lipides (graisse).

3. Le rôle de la matrice extracellulaire

Dans un tissu, la matrice extracellulaire occupe l’espace entre les cellules. Elle est constituée par un réseau complexe de protéines sécrétées par des cellules présentes dans le tissu conjonctif.

Ces protéines contribuent à la bonne cohésion du tissu en permettant l’adhésion des cellules entre elles. Mais, elles participent aussi à la communication entre les cellules au sein du tissu en régulant notamment leur prolifération ou leur différenciation. En fonction de l’organisation du réseau protéique la matrice peut être lâche (tissu conjonctif) ou plus serrée (lame basale des épithéliums).

Les protéines de la matrice extracellulaire sont le plus souvent du collagène, de l’élastine, de la fibronectine ou de la laminine. L’interaction cellule-matrice se fait par le biais de molécules d’adhésion exprimées à la surface des cellules.

Matrice extracellulaire

La matrice extracellulaire est en renouvellement permanent ce qui lui permet de s’adapter aux besoins des tissus. Ce remodelage se fait par le biais de protéinases spécifiques qui digèrent et coupent les protéines de la matrice.

Les protéinases interviennent notamment lors de la réparation des tissus mais aussi dans certaines pathologies comme les cancers. En effet, ces protéines peuvent être très exprimées par des cellules tumorales ce qui va favoriser la dislocation de la matrice et la migration des cellules cancéreuses dans la circulation sanguine (métastases).

4. Organisation à l'échelle d'un organe

Un organe est un ensemble de tissus regroupés afin d’assurer une fonction. L’organisation des tissus les uns par rapport aux autres ainsi que leurs interactions permettent à l’organe d’assurer cette fonction.

Exemple
L’estomac participe à la digestion des aliments ingérés de deux façons. Il sécrète dans sa cavité des enzymes digestives ainsi que des acides afin de permettre une transformation chimique des aliments Il réalise un brassage de son contenu par contractions de sa paroi. Cette fonction biologique est assurée par une muqueuse qui tapisse l’intérieur de l’estomac entourée d’un muscle lisse innervé par un tissu nerveux. Le tout est englobé dans un tissu fibreux épais appelé séreuse.

Paroi du tube digestif

5. Organisation à l'échelle d'un système

Un système regroupe l’ensemble des organes nécessaires à une fonction qu’elle soit digestive, respiratoire, excrétrice ou de reproduction.

Exemple : système digestif humain.

Système digestif

Au sein de l’organisme tous ces systèmes communiquent entre eux par le biais de la circulation sanguine. Les vaisseaux sanguins appelés capillaires et formés d’un endothélium très fin (une seule couche de cellules) viennent au contact direct de chacune des cellules des tissus afin de leur apporter les éléments dont elles ont besoin pour assurer leur fonction. Cette irrigation permet au sang :

De prélever le dioxygène au niveau de l’organe respiratoire (poumon ou branchie) et d’éliminer le dioxyde de carbone.
De prélever les nutriments qui serviront à produire l’énergie et la matière.
D’éliminer les déchets azotés produits lors des réactions métaboliques au niveau de l’appareil excréteur (rein).
De redistribuer le dioxygène et les nutriments dont les cellules de l'organisme ont besoin pour assurer leur fonction au sein du tissu et se renouveler si nécessaire.