Série d'exercices sur Le milieu intérieur - Ts

 

Le document représente l'évolution de la pression osmotique du milieu intérieur de deux Invertébrés marins (une Araignée de mer et une autre espèce de Crabe) et d'un Invertébré vivant dans les lacs sursalés (Artémie), quand on fait varier la pression osmotique du milieu extérieur. 

 

On supposera, comme dans la question précédente, les surfaces de contact équivalentes à des membranes semi-perméables.

  

1. Analysez le document en précisant le comportement relatif aux échanges d'eau, 

 

a) de l'Araignée ; 

 

b) du Crabe ; 

 

c) de l'Artémie.

 

2. En conséquence, quelles sont les possibilités d'expansion dans divers milieux aquatiques de chacun de ces êtres vivants ?

 

 

On se propose d'étudier le mécanisme qui règle le débit urinaire. 

 

A cet effet, on dispose de deux séries de résultats expérimentaux :

Des expériences effectuées chez le Chien ont donné les résultats suivants :

 

1. On enlève le lobe postérieur de l'hypophyse chez un premier Chien ; on détermine ainsi chez cet animal un diabète insipide caractérisé essentiellement par un débit urinaire $3$ à $4$ fois supérieur à la normale.

 

2. Sur un deuxième Chien, par une injection intraveineuse d'extraits du lobe postérieur de l'hypophyse, on obtient une forte diminution du débit urinaire.

 

3. On prélève du sang dans la veine jugulaire (veine qui ramène le sang de la tête vers le cœur) d'un Chien soumis auparavant à une injection intracarotidienne de $NaCl$ à $20\%_{°}.$ 

 

On introduit alors $10\,cm$ de ce sang dans une veine d'un autre Chien ; on constate également chez ce dernier une diminution importante du débit urinaire.

 

Quels enseignements pouvez-vous tirer de ces résultats ?

Des études histologiques montrent que la tige infundibulaire et le lobe postérieur de l'hypophyse (voir schéma de l'hypophyse page) sont formés de fibres nerveuses en contact, au niveau de l'hypophyse, avec un abondant réseau de capillaires sanguins ; les corps cellulaires de ces fibres sont situés dans certaines régions ou noyaux de l'hypothalamus.

 

1. Une injection de la solution de $NaCl$ à $20\%_{°}$ dans l'hypothalamus provoque une forte diminution du débit urinaire ; par contre, après section de la tige infundibulaire, une injection de cette solution, même dans la post-hypophyse ou la carotide, ne modifie pas ce débit.

 

2. Des lésions des noyaux de l'hypothalamus entraînent un diabète insipide.

 

3. L'injection d'extraits de tissus hypothalamiques provoque une action comparable à celle des extraits post-hypophysaires sur un animal normal et sur un animal ayant subi l'ablation de l'hypophyse.

 

$-\ $ Ces expériences confirment-elles les enseignements précédents ?

 

$-\ $ Quels faits nouveaux vous révèlent-elles ?

I. On réalise sur un Vertébré les deux expériences suivantes :

On augmente la calcémie dans les conditions suivantes : on injecte dans le sang une quantité importante de sel de calcium. 

 

Simultanément, on enregistre les électrocardiogrammes (document 1).

Un nerf moteur isolé avec son muscle est prélevé et placé dans les conditions suivantes :

 

$- $ Milieu extérieur comparable au plasma ; nerf stimulé électriquement aux instants $A_{1}$ et $A_{2}$ ;

 

$-\ $ Teneur en calcium du milieu abaissée ; nerf stimulé aux instants $B_{1}$ et $B_{2}$ ;

 

$-\ $ Teneur en calcium du milieu abaissée un peu plus selon le même procédé ; nerf non stimulé.

 

Dans chaque cas on enregistre les électroneurogrammes (document 2).

 

 

1. Quels phénomènes physiologiques sont mis en évidence par les électrocardiogrammes, d'une part, les électroneurogrammes, d'autre part ?

 

2. Quelles conclusions pouvez-vous dégager des documents proposés quant à l'influence de la calcémie sur le fonctionnement du cœur et sur celui des nerfs ?

 

L'analyse détaillée de chaque courbe n'est pas demandée.

 

3. Quelle est la conséquence, au niveau du muscle squelettique, de la perturbation dont le nerf est le siège lors de l'enregistrement $c$ du document 3 ?

 

II. On pratique sur un Vertébré une ablation des parathyroïdes (accolées à la face postérieure du corps thyroïde) et, quelques jours plus tard, une injection d'extraits parathyroïdiens.

 

On suit l'évolution de la calcémie chez cet animal (document 3).

 

1. Analysez ce document.

 

2. Quelles sont, selon vous, les modalités d'action des parathyroïdes sur la calcémie ? 

 

Imaginez une expérience susceptible de confirmer votre hypothèse.

 

3. Après ablation des parathyroïdes, la variation de calcémie s'accompagne d'autres troubles. En confrontant les résultats obtenus ci-dessus (document 3) et précédemment (paragraphe I, 3.), formulez une hypothèse vous permettant de décrire et d'expliquer ces troubles de façon logique.

 

III. Le document 4 révèle des variations de la calcémie apparues après ablation de la thyroïde, les parathyroïdes étant maintenues intactes. 

 

Son ablation est suivie de l'injection d'extraits thyroïdiens. 

 

Quelles conclusions pouvez-vous dégager de ce document ?

 

IV. Le sang contient de très faibles quantités de substances actives, parathyroïdienne (parathyrine) et thyroïdienne (calcitonine). On dose ces deux substances dans le plasma d'un animal chez lequel on provoque des variations de la calcémie (document 5).

 

Analysez ce document. Quelles relations pouvez-vous établir entre la production de ces deux substances et le taux de calcium sanguin ?

Les capsules surrénales sont des glandes situées au- dessus de chaque rein et qui, comme l'indique la figure 1, sont richement vascularisées. 

 

Comme le précise la figure 2, chaque glande surrénale comprend une zone périphérique : la corticosurrénale et une zone centrale : la médullosurrénale.

 

 

I. Une maladie dite d'Addison, caractérisée par la destruction lente des capsules surrénales, a une évolution fatale si un traitement approprié n'est pas entrepris. 

 

Pour comprendre le rôle des capsules surrénales, on réalise sur des animaux les expériences suivantes :

L'ablation totale des capsules surrénales ou surrénalectomie provoque les variations du taux sanguin de certains ions (variations indiquées par la figure 3), puis la mort entre $2$ et $10$ jours après l'ablation

 

La destruction de la médullosurrénale seule ne provoque pas la mort des animaux ainsi opérés et aucune variation du taux plasmatique des ions $Na^{+}$ et $K^{+}$ n'est observée.

A des Chiens surrénalectomisés on injecte chaque jour des extraits surrénaliens. 

 

On constate d'une part une rétention du sodium et d'autre part une élimination du potassium par voie urinaire. 

 

En partant de l'analyse de ces données expérimentales, précisez le rôle des capsules surrénales, leur mode d'action et, par voie de conséquence, indiquez à quelle catégorie de glandes elles appartiennent

 

II. L'hypercorticisme est une maladie liée à l'hyperfonctionnement de certaines cellules de la corticosurrénale, à savoir les cellules qui sécrètent une substance appelée cortisol. 

 

Le cortisol a entre autre un effet hyperglycémiant. 

 

Le mécanisme de régulation de la sécrétion du cortisol est suggéré par les expériences suivantes :

L'ablation du lobe antérieur de l'hypophyse (figure 4), pratiquée chez un animal, entraîne l'atrophie des cellules sécrétrices de cortisol. 

 

L'injection d'extraits antéhypophysaires à des animaux hypophysectomisés redonne aux cellules précédemment citées leur aspect normal.

 

 

A la suite de l'ablation des glandes surrénales, on observe dans le lobe antérieur de l'hypophyse des cellules hypertrophiées. 

 

Ces cellules, sécrétrices d'une substance : $l'ACTH$, reprennent leur aspect normal sous l'effet de l'injection de cortisol. 

 

$L'ACTH$ agit sur les cellules de la corticosurrénale, sécrétrices du cortisol.

Dès $1955$, Safran et Schally ont découvert dans l'hypothalamus une substance : 

 

le $CRH$ qui, injecté dans le sang, provoque une hypertrophie des cellules secrétant $l'ACTH$