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Cours : Biologie > Chapitre 30
Leçon 1: Structure du corps et homéostasieLes tissus, les organes et les systèmes d'organes
Apprenez-en plus sur les principaux types de tissus et les systèmes d'organes du corps, et sur la façon dont ils travaillent ensemble.
Les points clés :
- Les humains – et autres organismes multicellulaires complexes – ont des systèmes d'organes qui travaillent ensemble, en menant à bien des processus qui nous maintiennent en vie.
- Le corps présente différents niveaux d'organisation, qui sont interdépendants. Les cellules composent les tissus, les tissus composent les organes et les organes composent les systèmes d'organes.
- La fonction d'un système d'organes dépend de l'activité intégrée de ses organes. Par exemple, les organes du système digestif participent au traitement des aliments.
- La survie de l'organisme dépend de l'activité intégrée de tous les systèmes d'organes, souvent coordonnés par les systèmes endocrinien et nerveux.
Introduction
Si vous étiez un organisme unicellulaire et que vous viviez dans un endroit riche en nutriments, rester en vie serait assez simple. Par exemple, si vous étiez une amibe vivant dans un étang, vous pourriez absorber les nutriments directement de votre environnement. L'oxygène dont vous avez besoin pour le métabolisme se diffuserait à travers votre membrane cellulaire, et le dioxyde de carbone et autres déchets Vous pourriez absorber l'oxygène dont vous avez besoin pour le métabolisme directement à travers la membrane cellulaire diffuseraient vers l'extérieur. Et pour vous reproduire, vous pourriez juste vous diviser en deux !
Cependant, il est très probable que vous ne soyez pas une amibe – étant donné que vous utilisez Khan Academy en ce moment –, et les choses ne sont pas si simples pour les grands organismes multicellulaires comme les êtres humains. Votre corps est complexe et compte plus de 30.000 milliards de cellules. La plupart d'entre elles ne sont pas en contact direct avec l’environnement externe.
Comment le corps nourrit-il donc ses cellules et continue-t-il à fonctionner ? Examinons de plus près comment l'organisation de votre étonnant corps rend cela possible.
Les organismes multicellulaires ont besoin de systèmes spécialisés
La plupart des cellules des grands organismes multicellulaires n'échangent pas les substances, telles que les nutriments et les déchets, directement avec l'environnement externe. Ils sont en fait entourés d'un environnement interne composé de fluide extracellulaire (littéralement, ce terme signifie un fluide hors de la cellule). Les cellules puisent de l'oxygène et des nutriments dans ce fluide extracellulaire et y libèrent leurs déchets. Les humains et les autres organismes complexes ont des systèmes spécialisés qui maintiennent la stabilité de l'environnement interne pour qu'il soit toujours capable de répondre aux besoins des cellules.
Les différents systèmes du corps exercent chacun différentes fonctions. Par exemple, votre système digestif est responsable de la captation et de la transformation des aliments. Votre système respiratoire (qui travaille avec votre système circulatoire) est chargé de capter l'oxygène et de se débarrasser du dioxyde de carbone. Les systèmes musculaire et squelettique sont essentiels pour le mouvement, le système reproducteur s'occupe de la reproduction, et le système excréteur se débarrasse des déchets métaboliques.
En raison de leur spécialisation, ces différents systèmes dépendent les uns des autres. Les cellules qui composent les systèmes digestif, musculaire, squelettique, reproducteur et excréteur ont toutes besoin de l'oxygène du système respiratoire pour fonctionner. Et les cellules du système respiratoire – ainsi que de tous les autres systèmes – ont besoin de nutriments et doivent se débarrasser des déchets métaboliques. Tous les systèmes du corps travaillent ensemble pour maintenir l'organisme en état de marche.
Aperçu de l'organisation du corps
Tous les organismes vivants sont constitués d'une ou de plusieurs cellules. Les organismes unicellulaires, comme les amibes, ne sont constitués que d'une seule cellule. Les organismes multicellulaires, comme les êtres humains, sont constitués de nombreuses cellules. Les cellules sont considérées comme les unités fondamentales de la vie.
Les cellules des organismes multicellulaires complexes, comme les êtres humains, sont organisées en tissus, à savoir des groupes de cellules similaires qui travaillent ensemble sur une tâche spécifique. Les organes sont des structures composées de deux ou plusieurs tissus organisés pour exécuter une fonction particulière, et les groupes d'organes avec des fonctions connexes composent les différents systèmes d'organes.
À chaque niveau d'organisation, la structure des cellules, des tissus, des organes et des systèmes d'organes est étroitement liée à la fonction. Par exemple, les cellules de l'intestin grêle qui absorbent les nutriments sont très différentes des cellules musculaires nécessaires au mouvement du corps. La structure du cœur reflète son travail de pompage du sang dans tout le corps, tandis que la structure des poumons maximise l'efficacité avec laquelle ils peuvent capter de l'oxygène et libérer du dioxyde de carbone.
Les types de tissus
Comme nous l'avons vu ci-dessus, chaque organe est composé de deux tissus ou plus. Il s'agit de groupes de cellules similaires qui travaillent ensemble pour accomplir une tâche spécifique. Les êtres humains – et les autres grands animaux multicellulaires – sont composés de quatre types de tissus de base : les tissus épithéliaux, les tissus conjonctifs, les tissus musculaires et les tissus nerveux.
Le tissu épithélial
Les tissus épithéliaux consistent en plusieurs couches de cellules solidement maintenues ensemble, qui couvrent les surfaces (y compris l'extérieur du corps) et qui tapissent les cavités du corps. Par exemple, la couche extérieure de votre peau est un tissu épithélial, de même que la paroi de votre intestin grêle.
Les cellules épithéliales sont polarisées, ce qui signifie qu'elles ont un côté supérieur et inférieur. Le côté apical, supérieur, d'une cellule épithéliale fait face soit à l'intérieur d'une cavité soit à l'extérieur d'une structure et est généralement exposé à un fluide ou à l'air. Le côté basal, inférieur, fait face aux cellules sous-jacentes. Par exemple, les parties apicales des cellules intestinales ont des structures ressemblant à des doigts qui permettent d'augmenter la surface pour absorber les nutriments.
Les cellules épithéliales sont bien serrées, ce qui leur permet de faire obstacle au mouvement des fluides et des microbes potentiellement nocifs. Souvent, les cellules sont reliées par des jonctions spécialisées qui les maintiennent étroitement ensemble pour réduire les fuites.
Le tissu conjonctif
Le tissu conjonctif se compose de cellules en suspension dans une matrice extracellulaire. Dans la plupart des cas, la matrice est composée de fibres protéiques, comme le collagène et la fibrine, dans une substance solide, liquide ou gélatineuse. Le tissu conjonctif maintient et, comme son nom l'indique, relie d'autres tissus.
Le tissu conjonctif lâche, montré ci-dessous, est le tissu conjonctif le plus courant. Il est présent dans tout le corps et il maintient les organes et les vaisseaux sanguins, et relie les tissus épithéliaux aux muscles qui se trouvent en dessous. Le tissu conjonctif dense se trouve dans les tendons et les ligaments. Il relie les muscles aux os et les os entre eux.
Les formes spécialisées de tissus conjonctifs comprennent les tissus adipeux – les graisses corporelles – les os, les cartilages et le sang. Ici, la matrice extracellulaire est un liquide appelé plasma.
Le tissu musculaire
Le tissu musculaire est essentiel pour maintenir le corps debout, lui permettre de bouger et même de pomper le sang et de faire avancer les aliments dans le tube digestif.
Les cellules musculaires, souvent appelées fibres musculaires, contiennent les protéines actine et myosine, qui leur permettent de se contracter. Il existe trois principaux types de muscles : le muscle squelettique, le muscle cardiaque et le muscle lisse.
Muscle squelettique, aussi appelé muscle strié – présence de stries – est ce que nous appelons le muscle dans le langage courant. Le muscle squelettique est attaché aux os par des tendons et vous permet de contrôler sciemment vos mouvements. Par exemple, les quadriceps dans vos jambes ou les biceps dans vos bras sont des muscles squelettiques.
Le muscle cardiaque se trouve uniquement dans les parois du cœur. Comme le muscle squelettique, le muscle cardiaque est strié. Ce n'est pas un muscle que vous pouvez contrôler volontairement. Donc, heureusement, vous n'avez pas besoin de penser à faire battre votre cœur. Les fibres individuelles sont reliées à des structures appelées disques intercalaires (ou disques de jonction), ce qui leur permet de se contracter de façon synchronisée.
Le muscle lisse se trouve dans les parois des vaisseaux sanguins ainsi que dans les parois du tube digestif, de l’utérus, de la vessie et de diverses autres structures internes. Le muscle lisse n'est pas strié et il est involontaire : cela signifie que vous ne devez pas penser à faire avancer les aliments à travers votre tube digestif !
Le tissu nerveux
Le tissu nerveux participe à la détection de stimuli – signaux externes ou internes – et au traitement et à la transmission d'informations. Il se compose de deux principaux types de cellules : les neurones ou cellules nerveuses et les cellules gliales (appelées parfois glies).
Les neurones sont l’unité fonctionnelle de base du système nerveux. Ils génèrent des signaux électriques appelés influx nerveux ou potentiels d'action - ceux-ci permettent aux neurones de transmettre très rapidement des informations sur de longues distances. Les cellules gliales assurent principalement le maintien de la fonction neuronale.
Les organes
Les organes, tels que le cœur, les poumons, l'estomac, les reins, la peau et le foie, sont constitués de deux types ou plus de tissus organisés pour servir une fonction particulière. Par exemple, le cœur pompe le sang, les poumons apportent de l'oxygène et éliminent le dioxyde de carbone et la peau constitue une barrière pour protéger les structures internes de l'environnement externe.
La plupart des organes contiennent les quatre types de tissus. Les parois multicouches de l'intestin grêle sont un bon exemple de la façon dont les tissus forment un organe. L'intérieur de l'intestin est bordé par des cellules épithéliales, dont certaines sécrètent des hormones ou des enzymes digestives, et d'autres absorbent des nutriments. Autour de la couche épithéliale se trouvent des couches de tissu conjonctif et de muscle lisse, entrecoupées de glandes, de vaisseaux sanguins et de neurones. Le muscle lisse se contracte pour déplacer les aliments dans le boyau, sous le contrôle de ses réseaux de neurones associés.
Les systèmes d'organes
Les organes sont regroupés en systèmes d'organes, dans lesquels les organes travaillent ensemble pour remplir une fonction particulière pour l'organisme.
Par exemple, le cœur et les vaisseaux sanguins constituent le système cardiovasculaire. Ils travaillent ensemble pour faire circuler le sang, apporter de l'oxygène et des nutriments aux cellules du corps, et évacuer le dioxyde de carbone et les déchets métaboliques. Le système respiratoire est un autre exemple de système d'organes. Il permet à l'oxygène d'entrer dans le corps et de se débarrasser du dioxyde de carbone. Il est composé du nez, de la bouche, du pharynx, du larynx, de la trachée et des poumons.
Les principaux systèmes d'organes du corps humain
| Système d'organes | Fonction | Organes, tissus et structures impliqués |
|---|---|---|
| Cardiovasculaire | Transporte l'oxygène, les nutriments et d'autres substances vers les cellules et évacue les déchets du dioxyde de carbone et d'autres substances loin des cellules ; il peut également aider à stabiliser la température du corps et le pH | Cœur, sang et vaisseaux sanguins |
| Lymphatique | Prémunit contre l'infection et la maladie, et fait passer la lymphe entre les tissus et le flux sanguin | Lymphe, ganglions lymphatiques et vaisseaux lymphatiques |
| Digestif | Traite les aliments et absorbe les nutriments, les minéraux, les vitamines et l'eau | Bouche, glandes salivaires, œsophage, estomac, foie, vésicule biliaire, pancréas exocrines, intestin grêle et gros intestin |
| Endocrinien | Permet la communication au sein du corps par le biais d'hormones et oriente les changements à long terme d'autres systèmes d'organes pour maintenir l'homéostasie | Glandes pituitaire, pinéale, thyroïde, parathyroïdes, surrénales, pancréas endocrinien, testicules et ovaires. |
| Tégumentaire | Offre une protection contre les blessures et les pertes de fluides, ainsi qu'un moyen de défense physique contre l'infection par des micro-organismes ; impliqué dans le contrôle de la température | Peau, cheveux et ongles |
| Musculaire | Permet le mouvement, le maintien et la production de chaleur | Muscles squelettiques, cardiaques et lisses |
| Nerveux | Collecte, transfère, traite les informations et opère des changements à court terme dans les autres systèmes d'organes | Cerveau, moelle épinière, nerfs et organes sensoriels — yeux, oreilles, langue, peau et nez |
| Reproductif | Produit des gamètes — cellules sexuelles — et des hormones sexuelles ; produit finalement la progéniture | Trompes de Fallope, utérus, vagin, ovaires, glandes mammaires, testicules, canal déférent, vésicules séminales, prostate et pénis |
| Respiratoire | Fournit de l'air aux endroits où l'échange de gaz peut se produire | Bouche, nez, pharynx, larynx, trachée, bronches, poumons et diaphragme |
| Squelettique | Maintient et protège les tissus mous du corps ; permet le mouvement au niveau des articulations ; produit des cellules sanguines et stocke les minéraux | Os, cartilage, articulations, tendons et ligaments |
| Urinaire | Élimine les excès d'eau, de sels, les déchets du sang et du corps, et contrôle le pH | Reins, uretères, vessie et urètre |
| Immunitaire | Prémunit contre les pathogènes microbiens – agents causant des maladies – et d'autres maladies | Leucocytes, amygdales, adénoïdes, thymus et rate |
Ce tableau a été modifié à partir de Major organ systems of the human body par CK-12 Foundation, CC BY-NC 3.0.
Bien que nous considérions souvent les différents systèmes d'organes comme distincts, certaines parties d'un système peuvent jouer un rôle dans un autre système. La bouche, par exemple, appartient à la fois au système respiratoire et au système digestif.
Il y a aussi beaucoup de chevauchements fonctionnels entre les différents systèmes. Par exemple, alors que nous avons tendance à penser au système cardiovasculaire comme celui qui fournit de l'oxygène et des nutriments aux cellules, il joue également un rôle dans le maintien de la température. Le sang transporte également des hormones produites par les glandes du système endocrinien et les globules blancs sont un élément clé du système immunitaire.
Les organes d'un système fonctionnent ensemble.
Tout comme les travailleurs d'une chaîne de montage, les organes d'un même système doivent travailler ensemble pour que celui-ci fonctionne dans son ensemble. Par exemple, la fonction globale du système digestif — recevoir de la nourriture, la décomposer en molécules suffisamment petites pour être absorbées, absorber et éliminer les déchets non digérés – dépend de chaque organe successif qui, chacun, fait son travail individuel.
La digestion est la décomposition des aliments afin que leurs nutriments puissent être absorbés. Cela comprend la digestion mécanique et la digestion chimique. Dans la digestion mécanique, les morceaux de nourriture sont divisés en morceaux plus petits. Dans la digestion chimique, les grandes molécules, comme les protéines et les amidons, sont divisées en unités plus simples qui peuvent être facilement assimilées.
La digestion mécanique, accompagnée dans un premier temps d'une digestion chimique, se déroule dans la bouche et dans l'estomac. La mastication décompose la nourriture en petits morceaux et l’estomac transforme la nourriture en un mélange fluide. L'estomac sert également de réservoir de stockage, car il libère les aliments partiellement digérés dans l'intestin grêle à un rythme que l'intestin grêle peut supporter.
L'intestin grêle est le lieu principal de la digestion chimique, réalisée par des enzymes libérées par le pancréas et le foie. L'intestin grêle est également l'endroit principal de l'absorption des nutriments. Les molécules, comme les sucres et les acides aminés, sont absorbées par les cellules et transportées par le flux sanguin pour être utilisées.
La bouche, l'estomac, l'intestin grêle et d'autres organes du système digestif travaillent ensemble pour digérer les aliments et absorber leurs nutriments de façon efficace. La digestion ne fonctionnerait pas aussi bien si votre estomac cessait de remuer ou si l’une de vos glandes productrices d’enzymes – comme le pancréas – décidait de prendre un jour de congé !
Les systèmes d'organes fonctionnent aussi ensemble.
Tout comme les organes d'un même système travaillent ensemble pour accomplir leur tâche, les différents systèmes d'organes collaborent également pour faire fonctionner le corps dans son ensemble.
Par exemple, le système respiratoire et le système circulatoire travaillent en étroite collaboration pour livrer de l'oxygène aux cellules et pour évacuer le dioxyde de carbone que les cellules produisent. Le système circulatoire emmagasine l'oxygène dans les poumons et le dépose ensuite dans les tissus. Il fait ensuite le contraire pour le dioxyde de carbone. Les poumons expulsent le dioxyde de carbone et apportent du nouvel air contenant de l'oxygène. Ce n'est que lorsque les deux systèmes collaborent que l'oxygène et le dioxyde de carbone peuvent être échangés correctement entre les cellules et l'environnement.
Il existe de nombreux autres exemples de coopération au sein de votre corps. Par exemple, le sang de votre système circulatoire doit recevoir des nutriments de votre système digestif et faire l'objet d'une filtration au niveau des reins. Sinon, il ne serait pas en mesure de maintenir les cellules de votre corps et d'évacuer les déchets produits.
Contrôle et coordination
De nombreuses fonctions du corps sont contrôlées par le système nerveux et le système endocrinien. Ces deux systèmes de régulation utilisent des messagers chimiques pour influencer la fonction des autres systèmes d'organes, et coordonner l'activité à différents endroits de l'organisme.
Quelles différences entre les systèmes endocrinien et nerveux ?
- Dans le système endocrinien, les messagers chimiques sont des hormones libérées dans le sang.
- Dans le système nerveux, les messagers chimiques sont des neurotransmetteurs envoyés directement d'une cellule à une autre à travers un minuscule interstice.
Puisque les hormones doivent circuler dans le flux sanguin pour atteindre leurs cibles, le système endocrinien coordonne généralement les processus qui fonctionnent à une échelle de temps plus lente que le système nerveux, où les messages sont envoyés directement à la cellule cible. Dans certains cas, comme la réponse combat-fuite face à une menace aiguë, les systèmes nerveux et endocrinien travaillent ensemble pour produire la réponse.
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