BEES2 - Brevet d'État d'Éducateur Sportif 2ème niveau
Regards sur le programme de Sciences Biologiques
Pierre STOUFF (en cours de rédaction 12/2005)

Avertissement:
Le contenu de ce cours n'engage que son auteur, professeur agrégé de Biologie-Géologie; il n'a aucune reconnaissance officielle. Il n'a d'autre but que d'aider un candidat à la préparation de l'examen et a été rédigé à titre totalement bénévole et amical.

Plan de cette page:	Formulations du Programme officiel (BEES2) 1. SCIENCES BIOLOGIQUES (Ecrit n°2 et oral n°2) références officielles		Formulations du Programme officiel du BEES1 1. Sciences biologiques
1. Physiologie générale humaine la physiologie c'est l'étude des grandes fonctions (de nutrition, de relation et de reproduction); l'organisme est un système dynamique ouvert (qui échange de la matière, de l'énergie et des informations); 1.1 les fonctions de nutrition de l'homme 1.1.1 - la matière vivante est composée d'eau, d'éléments minéraux et de molécules organiques 1.1.2 - la matière est sans cesse renouvelée dans les cellules 1.1.3 - les besoins nutritionnels permettent de combler les dépenses métaboliques 1.2 les fonctions de relation de l'homme	1.1. Physiologie	La physiologie étudie le fonctionnement des organismes vivants dans leur environnement. La performance sportive et l'entraînement sont deux " expressions " de ce fonctionnement.	- D'un point de vue physiologique  :	•Les principales adaptations de l'organisme à l'effort : •Notion d'entraînement : définition et mise en place d'objectifs, de cycles, de séances, d'exercices, de tests d'évaluation ; •Notion de prévention et de récupération ; •Règles d'hygiène (alimentation, réhydratation, sommeil, soins corporels, dopage...).
		L'organisme humain comme " système ouvert "  * Caractéristiques des systèmes ouverts ; * La double exigence énergétique et informationnelle.
		L'organisme en tant que machine bioénergétique : * La fonction musculaire ; - Les différents types de fibres ; - Les caractéristiques de la concentration musculaire ; * Adaptations à court ou à long terme des systèmes asservis à la fonction musculaire (cardiovasculaire, respiratoire...) ; * Les régulations permettant ces adaptations ; * Les adaptations aux environnements particuliers (altitude, chaleur...) ; * Les facteurs énergétiques de la performance aux différentes étapes du développement.
2. Physiologie du sport 2.1 Physiologie de l'exercice physique 1.2.1 La contraction volontaire d'un muscle strié (motricité) 1.2.2 Quelques mouvements contrôlés: marche, course et saut 2.2 Physiologie de l'entraînement		L'organisme en tant que machine bio-informationnelle : * Le contrôle du geste sportif ; * Eléments concernant l'apprentissage et perfectionnement des habiletés.
	1.2. Biomécanique	Ce chapitre du programme concerne le fonctionnement de l'appareil locomoteur et le respect de son intégrité.	- D'un point de vue biomécanique dans une perspective d'efficacité du geste sportif et de prévention  :	•Notions générales de biomécanique : à partir d'un langage conventionnel, privilégier le discours d'anatomie fonctionnelle en évoquant également les principes de sécurité.
		L'analyse du mouvement : * Les méthodes d'observation et d'analyse du geste sportif ; * Les principes mécaniques du mouvement.
		Geste sportif et intégrité de l'appareil locomoteur.

1. Physiologie générale humaine

La physiologie c'est l'étude des grandes fonctions des êtres vivants.
Le mot physiologie vient du grec phusis = nature et logos = parler.

Remarque 1:
dans le programme du BEES2 le titre du chapitre précise que la physiologie étudie le fonctionnement des êtres vivants dans leur environnement. Ce qui est un rappel à ne pas oublier qu'un être vivant est toujours dépendant de son environnement. Mais aucun biologiste ne peut l'oublier car c'est une caractéristique de la vie d'être sociale, donc, à mon avis, ce n'est pas une formulation indispensable. Cependant l'environnement spécifique du sportif sera envisagé notamment au niveau de l'entraînement.

Un être vivant se nourrit, est en relation et se reproduit.
Les grandes fonctions du vivant (fonctions vitales), ou caractéristiques du vivant (ce qui distingue le vivant du non vivant), sont au nombre de 3: les fonctions de nutrition, les fonctions de relation et les fonctions de reproduction. Ces trois fonctions sont inséparables et leurs limites imprécises.

Le fait que l'on utilise le mot fonction exprime probablement (les historiens en discutent) l'idée que la vie est un phénomène qui est compris comme une relation entre des éléments observables qui peut être représentée par une fonction mathématique. Bien évidemment l'espace dans lequel est défini cette fonction est de très grande dimension car tout le monde s'accorde à dire que de très nombreux paramètres conditionnement la vie. En fait, dire que la vie repose sur 3 fonctions revient à dire que ces fonctions sont non locales, c'est-à-dire que l'on ne peut pas les localiser d'une façon limitée à une seule partie de l'organisme mais qu'elles correspondent à une propriété du TOUT (de l'individu, vivant). Bien évidemment la science, qui ne travaille qu'avec des fonctions locales, va réduire à chaque fois le système étudié à un ensemble de paramètres où l'on va pouvoir définir une fonction locale, expérimentale (par exemple non la pas la nutrition, fonction globale, mais la digestion et l'absorption des sucres par l'intestin).

Remarque 2:
le programme du BEES2 demande ensuite de considérer l'organisme humain comme un " système ouvert ". Dire que l'être humain est système est assez trivial. Cela revient à dire que l'on va se limiter à un espace de dimension finie. C'est une vision à mon avis un peu dépassée dont l'engouement est retombé à la fin des années 70-80. Ajouter que l'organisme est un système ouvert est aussi une banalité puisque c'est simplement affirmer que l'organisme réalise des échanges avec le milieu extérieur. Car un système fermé n'échange ni matière, ni énergie, ni information avec le milieu. Par contre il n'est peut-être pas inutile de rappeller que, dans le cadre de l'étude des systèmes vivants, on peut considérer la vie comme des mouvements (des échanges ou des transformations internes) de trois types d'éléments: matière, énergie information. On peut donc dire que les êtres vivants sont des systèmes dynamiques (qui réalisent des transformations internes) et des systèmes ouverts (qui réalisent des échanges avec le milieu extérieur).
Ce que j'ai résumé dans le cours de seconde par le petit tableau suivant:

L'organisme vivant est un système dynamique ouvert. L'activité cellulaire (le fonctionnement de la cellule) ce sont des mouvements (des échanges et des transformations internes): - mouvements de matière (pour se nourrir, pour croître...ou se reproduire) - mouvements d'information (pour connaître le milieu extérieur et pour communiquer avec d'autres cellules ou organismes... ou se reproduire) - mouvements d'énergie (pour se nourrir ou pour communiquer avec d'autres).	la vie reste un mystère
Personnellement je parle de travail aussi bien que de fonctions globales ou grandes fonctions du vivant.
Les fonctions de nutrition comprennent l'ensemble des phénomènes de prise ou de rejet de matière et d'énergie vis-à-vis du milieu extérieur et les transformations de matière et d'énergie internes qui permettent à l'organisme de se maintenir en vie . Ce sont l'alimentation, la digestion, la respiration, la circulation, l'excrétion ...
Les fonctions de relation comprennent l'ensemble des échanges et des transformations d'information et d'énergie chez l'organisme vivant. Ce sont les communications avec le milieu extérieur (sens mais aussi déplacement, posture...), les communications internes entre cellules, la défense de l'organisme vis-à-vis des agents pathogènes...
Les fonctions de reproduction correspondent à la capacité des êtres vivants à se multiplier. Elles nécessitent un transfert de matière et d'information (mais aussi d'énergie) à un nouvel individu.

Remarque 3:
Le programme considère l'homme comme une machine bioénergétique et une machine bioinformationnelle. Si l'on se réfère au petit diagramme il est clair qu'il est juste de dire que l'exercice physique (sportif) met bien en jeu des mouvements d'énergie et d'information (fonctions de relation) mais on peut regretter de ne pas trouver la matière dans le programme. En tout cas les fonctions de nutrition me semblent légèrement sous-estimées. J'essaierai de combler ce manque.
Quand à l'homme machine, après l'homme système, cette comparaison a un relent de cartésianisme (Descartes a développé une vision mécaniciste de la physiologie) un peu désuet.

1.1 Les fonctions de nutrition de l'homme

Remarque 3bis:
avec le style du programme la formulation serait "la machine biomatérielle" en mettant l'accent sur la matière et en oubliant l'énergie.

L'homme est un allotrophe (ou hétérotrophe au sens large), c'est-à-dire qu'il dépend des autres êtres vivants pour se nourrir (du grec allo = les autres et trophein = se nourrir, hetéro = différent). Il les consomme, c'est un consommateur. Ils consomme les autres êtres vivants encore vivants ou morts. Du point de vue chimique c'est un consommateur de matière organique. Pour les biologistes, la matière organique c'est la matière spécifique des êtres vivants, qui est composée des atomes C (carbone), H (hydrogène) et O (oxygène), avec parfois N (azote) et S (soufre). On dit que les substances organiques sont des "chons". On distingue 4 groupes principaux : glucides (sucres), lipides (graisses), protides (ou protéines) et acides nucléiques. Chaque groupe contient des aliments bâtisseurs (pour construire le corps) et des aliments énergétiques (qui sont oxydés dans les cellules pour produire de l'énergie).

Remarque:
Le métabolisme (du grec métabolé = mouvement) est l'ensemble des mouvements chez l'être vivant. Il existe donc un métabolisme de la nutrition qui s'intéresse principalement au mouvements de matière et d'énergie. Pour un chimiste le métabolisme se résume à une série de réactions chimiques. pour un biologiste, le métabolisme comprend des dynamiques qui relèvent plus de la géométrie ou de la physique que de la chimie, qui ne reconnaît que la matière. Dans cette page j'emploierai le mot métabolisme dans son sens le plus courant de métabolisme chimique.

Les aliments sont ingérés, puis digérés. Lors de la digestion des enzymes coupent les aliments en nutriments: éléments suffisament petits et reconnaissable par les cellules absorbantes de l'intestin. Les nutriments sont ensuite transportés par le sang (ou d'abord par la lymphe pour les lipides) vers les cellules qui les consomment (pour construire l'organisme ou produire de l'énergie) ou les stockent. Les déchets métaboliques sont rejettés dans le sang. Les poumons, le foie et la vésicule biliaire, et enfin le rein excrètent les différents déchets à l'extérieur.

1.1.1 - la matière vivante est composée d'eau, d'éléments minéraux et de molécules organiques

* une cellule contient 70 à 90% d'eau mais n'est pas un milieu liquide. L'eau cellulaire est à 80% sous forme d'une très fine couche (1,1 nm) qui entoure les molécules (les protéines intracellulaires ont par exemple un diamètre très homogène moyen de 3,5 nm). L'eau n'est donc pas un solvant mais elle participe à toutes les fonctions des molécules présentes dans la cellule. Il y a une chimie propre au vivant qui n'est pas celle des tubes à essai.
* les éléments minéraux sont la plupart du temps liés à des molécules organiques (Ca2+, Na+...). A l'état ionique ils sont souvent toxiques.
* les molécules organiques sont classées en 4 principaux groupes: glucides (sucres), lipides (graisses), protides (acides aminés (aa) et protéines) et acides nucléiques...

1.1.2 - la matière est sans cesse renouvelée dans les cellules

• Les éléments minéraux ont un renouvellement plus lents que la matière organique
  L'eau est renouvelée sans cesse. Elle doit être absorbée avec les aliments ou séparément (boisson). Elle est rejetée avec la respiration (gaz) , un peu par transpiration et avec les selles, mais surtout avec l'urine.
  Les ions absorbés au niveau de l'intestin sont rejetés avec l'urine ou avec la bile dans les selles.
  Le dioxygène respiratoire (gazeux) est consommé et produit de l'eau qui reste dans les cellules.
  Le dioxyde de carbone gazeux est un déchet du métabolisme respiratoire qui est rejetté au niveau des poumons.
• les glucides sont avant tout énergétiques
  Chez l'homme les glucides sont stockés de façon transitoire dans le foie et les muscles (sous forme de glycogène) et à plus long terme sous forme de lipides dans les cellules de la graisse (adipocytes). Le glucose est la forme circulante (dans le sang) de l'énergie entre les cellules. Le glucose est oxydé et fournit du dioxyde de carbone qui est rejeté par les poumons. De nombreux glucides, souvent très complexes participent à des structures protéiques.
• les lipides sont une réserve énergétique mais servent surtout de composants des membranes cellulaires
  Les lipides absorbés au niveau de l'intestin sont transportés par la lymphe puis le sang. Ils sont utilisés par toutes les cellules (pour construire ou renouveler les membranes) et les excédents sont stockés dans les cellules adipeuses. Seules certaines cellules (foie ou cellules de l'intestin...) peuvent les consommer directement pour en tirer de l'énergie. Le foie les transforme en glucides en cas de besoin.
• les aa servent à construire les protéines qui sont les ouvriers moléculaires de la cellule
  Les aa absorbés au niveau de l'intestin circulent dans le sang et sont pris par les cellules qui renouvellent leurs protéines ou en construisent de nouvelles. On appelle protéine une longue chaîne d'aa; les petites sont appelées peptides. Quelques cellules (comme les cellules musculaires) peuvent consommer les aa à des fins énergétiques. Les aa ne sont pas stockés.
• les acides nucléiques sont synthétisés dans les cellules et servent à construire l'ADN et les ARN qui sont l'information génétique
  Les cellules qui se divisent nécessitent une synthèse importante d'ADN. Toutes les cellules qui synthétisent des protéines (toutes donc puisque toutes les cellules renouvellent leurs protéines) nécessitent des ARN. Il existe de petites molécules constitutives de l'ADN et de l'ARN (des nucléotides) qui ont un rôle énergétique. L'ATP (adénosine triphosphate) est ainsi le principal métabolite énérgitique à l'intérieur de la cellule.

Remarque:
Vitamine est un terme ancien désignant des substances organiques indispensables que l'organisme doit trouver en faible quantité dans l'alimentation sous peine de maladies plus ou moins graves (scorbut... et autres avitaminoses).

1.1.3 - les besoins nutritionnels permettent de combler les dépenses métaboliques

Classiquement on distingue 3 types de métabolisme:
- le métabolisme énergétique (dépend surtout de l'activité et du sexe...)
- le métabolisme de renouvellement moléculaire (dépend surtout de l'âge...)
- et le métabolisme de synthèse (de croissance chez le jeune et gestationnel chez la femme enceinte).

Si l'on utilise les 3 grandes fonctions on distingue alors:
- le métabolisme nutritionnel (renouveler ses structures et maintenir les dynamiques, ce qui demande de la matière et de l'énergie): il est assez dépendant de l'âge, du sexe...
- le métabolisme relationnel (maintenir son activité en fonction de son milieu de vie...): il dépend surtout du type d'activité, l'exercice physique demandant par exemple beaucoup d'énergie mais peu de matière...
- le métabolisme reproductif: aussi bien chez l'enfant en croissance que chez la femme enceinte...

La ration alimentaire est donc définie en fonction du sexe, de l'âge, de l'activité et de divers états physiologique (grossesse...).

1.2 Les fonctions de relation

Pour approfondir:
cours de 1ère S sur le système nerveux, cours de Terminale S sur l'immunologie, cours général sur le mouvement, cours général sur les sens.

Les fonctions de relation relient des cellules ou des organes au milieu ou entre eux par des signaux reçus ou émis.
Le terme de communication est plus courant mais moins spécifique à la biologie; pour nous, il a la même signification que relation.
En fait il faudrait parler de liens (liens avec le milieu, liens avec les autres êtres vivants, liens entre les différents organes, liens entre les cellules d'un même tissu).

Remarque:
pour l'examen, je ne pense pas qu'il soit nécessaire de présenter une théorie moderne de la relation car bien peu d'enseignants on pu suivre les développements théoriques de la fin du XXème siècle. Cependant, je crois que du point de vue culturel il est essentiel qu'un éducateur sportif sache que les modèles de la certains des ouvrages qu'il consulte sont franchement dépassés.
Historiquement on peut considérer qu'il existe deux théories de la vie sensitive qui pécèdent l'étape actuelle:

• Une étape que l'on pourrait résumer par la vie sensitive comme réponse aux stimuli de l'environnement. La compréhension de toute activité comportementale mettant en jeu le système nerveux était une généralisation de ce qui avait été historiquement mis en évidence au sujet des réflexes médullaires: toute activité résultait d'un stimulus déclenchant associé à la notion de besoin physique ou intellectuel (nourriture, boisson, connaissance, sexe...). Cette étape peut trouver un repère historique dans ce que certains appellent "la plus retentissante des anciennes découvertes" par laquelle François Magendie (1822) attribua aux racines dorsales des nerfs rachidiens la fonction de conduire les messages de la sensibilité et aux racines ventrales celle de conduire ceux de la motricité.
• Une seconde étape que l'on pourrait aussi résumer par la vie sensitive comme programme déterminé de comportements sensibles. L'activité d'un organisme résulterait d'abord d'un programme central organisateur qui définit une séquence déterminée d'étapes; lors de l'action, les informations sensitives servent à adapter, plus ou moins selon les types de mouvement, l'action à l'environnement. Cette conception est formalisée à l'aide d'outils issus de la théorie des systèmes (servomécanisme, boucles ouvertes, rétroactions, comparateurs d'erreurs...). Cette théorie implique de rechercher le lieu de la mémoire des comportements programmés. Pour certains, cette mémoire repose sur le "câblage neuronal", qui serait déterminé génétiquement.
  

  La biocybernétique

  Un système formalisé à l'aide des outils de la cybernétique (d'après EU)

  La cybernétique désigne la science des interactions entre les mécanismes; elle a été développée depuis le milieu du XXème siècle dans des systèmes artificiels et naturels. Mais son vocabulaire et ses concepts viennent bien de la physique des systèmes artificiels. Plus concrètement, appliquée à la biologie, on pourrait dire que la biocybernétique est la science des échanges d'information (informations entrantes et informations sortantes ou commandes ou encore contrôles) entre systèmes vivants ou composants de ces systèmes (à toutes les échelles: du moléculaire au social).

•  L'étape actuelle voit poindre de vrais paradigmes novateurs qui, bien évidemment, intègrent les anciens. Un exemple qui me paraît être riche en promesses est celui développé par René Thom depuis les années 1960 et surtout par ceux qui utilisent son outil qualifié par Zeeman de "théorie des catastrophes" et repris depuis par ce que l'on pourrait appeler une "école française de morphodynamique" dont Jean Petitot est un des membres (voir l'article "forme" de l'Encyclopedia Universalis et la page sur les modèles sur ce site ou encore la page sur les modèles de Thom en SVT ou enfin la page personnelle de Jean Petitot qui explicite les domaines actuels de recherche mathématiques et épistémologiques: http://www.crea.polytechnique.fr/JeanPetitot/JPmodeles.html#I.7 ).
  Une théorie continuiste de la vie sensitive pourrait être de définir la relation de l'individu au milieu comme une forme maintenue constante par des processus d'homéostase (du latin "homœo" ? et du grec "homolos" = "semblable", et du latin "statio" = immobilité, mais aussi école publique et assemblée) qui lierait activité physiologique et psychique. Forme issue de l'intégrité cellulaire d'abord (et des mots comme architecture corticale, somatotopie et autres expressions contenant l'idée d'une morphologie trouveraient ici une unité). Mais forme issue aussi des images et concepts de la pensée.

Étant donné la prédominance du modèle cybernétique de communication on a tendance à vouloir classifier dans une même unité le phénomènes internes et externes et parler uniquement de sens. Si le terme de sens à pour moi une signification claire quand il s'agit de la relation au milieu extérieur, je pense que la signification devient bien floue pour le milieu intérieur. La sensation est la capacité à percevoir un ou des paramètres extérieurs (reçus comme des stimuli).

Toute sensation commence donc par un stimulus, reçu par un récepteur, plus ou moins spécialisé, qui transforme le stimulus en message nerveux (phénomène de transduction). Le message sensitif (centripète) est transmis jusqu'au centre nerveux qui intègre (c'est-à-dire qui "fait la somme") les différents messages en provenance des différents récepteurs et le compare ou les modifie en fonction de son programme interne. Le centre élabore ensuite une réponse qui est transmise sous forme de message moteur (centrifuge) aux effecteurs (cellules musculaires, glandulaires...). Un contrôle est exercé en cours de réalisation et après la réalisation de la réponse. Ce système n'est qu'un généralisation de l'arc réflexe de Magendi qui date de 1822 avec un parfum de la théorie des systèmes.

Si l'on s'en tient à cette vision un peu dépassée on peut utiliser cette classification (un peu malmenée dans de nombreuses citations étant donné son caractère arbitraire):

Mais la sensation n'est pas un phénomène unitaire mais multiple (non pas une sensation mais des sensations), coordonné (les sens ne sont pas indépendents entre eux) et individuel (subjectif au sens de relatif à l'individu et donc non généralisable).

Voici une autre manière de présenter (bien imparfaite) la vie de relation (mais je ne suis pas sûr que cette classification apporte grand chose):

Physiquement on distingue trois types de signaux:	signaux reçus		signaux émis
	du milieu extérieur	du milieu intérieur	vers le milieu intérieur	vers le milieu extérieur
mécaniques	De nombreuses cellules (mécanorécepteurs) situées en périphérie de notre corps sont sensibles à la pression (contact - sensibilité tactile) ou au déplacement (poils mais aussi cellules de l'oreille interne - sensibilité auditive et positionnelle).	On suppose l'existence de barorécepteurs (sensibles à la pression) des vaisseaux, et de mécanorécepteurs (sensibles à l'étirement) des muscles ou des vaisseaux...	Toutes les cellules maintiennent leur forme et sont au contact des autres au niveau de leurs membranes et parfois de structure d'attache complexes. Certaines cellules, contractiles, mettent en mouvement des fluides ou des tissus.	Le déplacement de l'organisme qui met en jeu un système d'appui (le squelette), un système contractile (les muscles et tendons) et un système de commande et d'adaptation (le système nerveux, le système circulatoire et immunitaire).
		Mais toute cellule est sensible à son étirement... les cellules immunitaires établissent des contacts les unes entre les autres sans forcément échanger de substances; aucune cellule n'est isolée des signaux mécaniques quelle que soit leur provenance.
chimiques	Des cellules plus ou moins spécialisées (chimiorécepteurs) sont sensibles aux substances chimiques en provenance de l'extérieur (sensibilité gustative et olfactive).	La plupart des cellules de l'organisme sont sensibles à certaines substances chimiques circulant dans l'organisme entre les cellules ou en émettent d'autres. Lorsque ces substances ont un rôle d'information on parle de médiateurs, délivrées par des cellules sécrétrices et reçues au niveau de récepteurs par des cellules cibles (voir schéma ci-dessous)		L'organisme peut aussi émettre des substances chimiques (répulsives ou attractives) à destination d'autres organismes : les phéromones (à destination d'autres animaux) ou les allomones (à destination d'autres groupes d'organismes)
électromagnétiques et thermiques*	De nombreuses cellules (photorécepteurs) sont sensibles à la lumière, notamment au niveau du cerveau; même si l'on connaît surtout les cellules spécialisées de la rétine de l'œil. On ne connaît pas de récepteurs sensibles aux champs magnétiques ou électriques. Les thermorécepteurs sont sensibles au chaud ou au froid.	De très nombreuses cellules sont polarisées (elles présentent une différence de potentiel (potentiel de repos) entre l'extérieur et l'intérieur) mais seules certaines sont excitables (neurones, cellules sensorielles, cellules musculaires, glandulaires et bien d'autres): elles peuvent sous l'action de signaux divers présenter une brusque variation de leur potentiel de repos qui peut être transmise le long de certaines membranes (c'est le potentiel d'action = PA). Les PA se transmettent de cellules à cellule soit directement par les membranes accolées soit par l'intérmédiaire de neuromédiateurs (au niveau des synapses chimiques).		L'organisme vivant émet en permanence des infrarouges (IR, chaleur corporelle, reflet du métabolisme) mais présente aussi en surface des potentiels très faibles que l'on peut suivre par exemple dans les électromyogrammes ou les électrocardiogrammes...
*le rayonnement électromagnétique prend plusieurs formes selon le milieu conducteur et la longeur d'onde; on associe donc les phénomènes électriques (qui sont interprétés par des forces reliant les électrons au noyau des atomes dans la matière), les phénomènes magnétiques (dus aux mouvements de ces électrons) et les phénomènes thermiques (dus au rayonnement infrarouge).
Les médiateurs: substances informatives = signaux chimiques Une substance informative est émise (libérée), transmise (transportée), reçue (réception) et doit être suivie d'un effet . Tout médiateur pour pouvoir agir implique la présence de récepteurs plus ou moins spécifiques sur les cellules cibles. On distingue alors : - les neuromédiateurs : synthétisés par des neurones, libérés sous contrôle nerveux (PA) au niveau des extrémités axonales la plupart du temps synaptiques - les hormones ou médiateurs endocrines : synthétisés et sécrétés par des cellules endocrines en permanence, libérés dans le milieu intérieur et donc circulants à un certain taux. - les médiateurs paracrines : substance chimique à diffusion locale, dans le milieu extracellulaire et rapidement inactivé - les médiateurs autocrines : stimulent à la fois la cellule sécrétrice et les cellules avoisinantes par effet paracrine. Les grands types de substances chimiques informatives ou MÉDIATEURS

 

Trois systèmes revendiquent le titre de système de relation: le système immunitaire, le système endocrine et le système nerveux. Actuellement il est clair que l'on ne peut trancher et que chaque système participe plus ou moins, selon la fonction étudiée, aux relations entre cellules et organes.
* le système immunitaire est le système de relation tourné vers l'intérieur, vers la défense de l'intégrité de l'organisme et la stabilité d'un grand nombre de fonctions (voir cours de terminale).
* le système nerveux est le système de relation tourné vers l'extérieur, c'est lui qui assure la réception et l'exploitation des signaux environnementaux, il intervient de façon majeure dans la locomotion; mais il assure aussi la stabilité de nombreuse fonctions (circulatoires par exemple) par le système végétatif (ortho et parasympathique) (voir page détaillée).
* le système endocrine est aussi un système de relation tourné vers l'intérieur mais il est nettement moins clair actuellement que les cellules endocrines forment un système à part. Il serait préférable de parler d'activité endocrine pour de nombreux organes comme le cerveau, le pancréas, les gonades....

2. Physiologie du sport (en travaux 12/2005)

Référence:
Jürgen WEINECK, 1992, Biologie du sport, Vigot, Collection sport+enseignement
A. CALAS, J.-F. PERRIN, C. PLAS et P. VANNESTE, 1997, Précis de physiologie, Doin

2.1 Physiologie de l'exercice physique

Remarques:
le programme nous demande de traiter certains éléments qui me laissent dubitatif:
* la fonction musculaire (définir une fonction par le nom d'un organe est un peu court, je pense qu'ils veulent parler de la marche, de la course... bref de vraies fonctions qui mettent en jeu bien plus que des muscles),
* la concentration musculaire (malgré toutes mes recherches je ne vois pas ce que cela peut vouloir dire d'autre que la concentration en telle ou telle substance, à moins que les concepteurs du programme aient pensé au terme de concentration dans le sens d'une concentration de forces, ce qui est un vocabulaire qui ne me gêne pas mais qui n'est guère employé que par quelques naturopathes...pour ce que j'en sais, en tout cas pas en biologie académique à ma connaissance).

2.1.1 La contraction volontaire d'un muscle strié (motricité)

les éléments, l'ordre moteur, le contrôle, les boucles de rétroaction, la nutrition...

2.1.2 Quelques mouvements contrôlés: marche, course et saut

types de muscles, types de mouvement (flexion, extension;, rotation, préhension, pronation, supination...), adaptation spécifique à tel effort (système cardiovasculaire...), adaptations aux environnements particuliers (altitude, chaleur...)

2.2 Physiologie de l'entraînement sportif

La question fondamentale pour cette partie est de savoir ce qui s'adapte lors de l'entraînement. Cette question a de nombreux corrolaires comme par exemple; quelles en sont les limites ? Comment maîtriser cette adaptation ?

• Les outils conceptuels du XXème siécle sont les notions de phénotype et de génotype. L'idée la plus courante, plus ou moins héritée d'un darwinisme évolutif, est celle d'un organisme capable d'évolutions (principalement génétiques ce que l'on considère habituellement comme équivalent d'héréditaires) se faisant au hasard (encore l'inné) et sélectionnées (c'est la sélection naturelle) par les contraintes du milieu (nommé environnement). Une sorte de capacité innée issue de l'évolution, conditionnée par le patrimoine génétique de l'individu et exploitée lors de l'entraînement sportif.
  Pour l'auteur de cette page, ces idées ont fait leur temps. Nous en parlerons cependant pour en montrer les limites.
• Les outils prometteurs du XXIème siécle sont les mathématiques et plus spécialement la notion de fonction. La biologie théorique propose des outils pour repenser l'adaptation en terme de finalité.
  Le premier principe de la dynamique du vivant est l'homéostasie (du grec homéo= semblable et stase = position) : un système en homéostase est un système stable. Pour un être vivant la propriété d'homéostase peut s'énoncer ainsi : les grandes fonctions de l'organisme sont stables, c'est-à-dire "résistantes à de petites perturbations".
  Dans ce contexte, ce que l'on appelle l'adaptation n'est plus que l'observation de l'organisme qui vit, malgré les conditions différentes de milieu ou plutôt grâce à elles. Lorsque les conditions changent, la vie s'adapte, elle garde la même finalité. En effet la vie est multiforme, foisonnante de nouveautées, évolutive. L'effort physique, répétitif, contraint, imposé par l'entraînement, est alors perçu comme autant de sollicitations malgré lesquelles l'organisme doit garder un fonctionnement stable. Le sportif entraîné ou même surentraîné est un organisme original d'un certain point de vue (de par ses capacités physiques). Mais il n'est pas différent des autres du point de vue de la biologie car il garde ses grandes fonctions stables, malgré un environnement d'entraînement assez contraignant. Les déséquilibres et échecs affectant alors l'ensemble des fonctions vitales de l'individu.

Une autre manière de présenter la question est de faire appel à la distinction entre structure et fonction. Je préfère de loin la distinction forme et dynamique, mais structure-fonction est plus classique. Lors de l'entraînement la fonction d'un muscle par exemple est modifiée ou amplifiée, ce qui entraîne une modification de la structure.

Biologie théorique fonctionnelle	Biologie moléculaire du gène
Le lien entre structures et fonctions est incontestable mais difficilement formalisable. Qu'est-ce qui met en place les structures ? Qu'est-ce qui soutient les fonctions ? La biologie théorique apporte une réponse: les formes géométriques des structures vivantes sont les solutions stables des systèmes dynamiques issues des 3 grandes fonctions du vivant.	Ce schéma est acceptable si l'on considère que le génotype est l'ensemble des éléments matériels ET dynamiques (structures et fonctions) transmis héréditairement; le phénotype étant l'ensemble des caractères visibles de l'organisme, de l'organe ou du système cellulaire. Au sens exact d'ensemble des allèles, le terme génotype est acceptable mais pas au sens dérivé inexact mais populaire d'ensemble des gènes ou pire d'information génétique. Car il y a bien d'autres informations au niveau cellulaire que la seule information génétique qui, à ce jour, n'intervient que dans la synthèse des protéines, qui, à elles seules, sont bien incapables de rendre compte de la forme et de la dynamique d'une cellule et encore moins d'un organisme pluricellulaire. En fait ce schéma serait clair et exact (et sans intérêt) si l'on remplaçait génotype par facteurs internes, environnement par facteurs externes et phénotype par forme.
Ces illustrations sont issues de Biologie du sport de J. Weineck (Vigot, 1992, pp 22-23); je me félicite que le schéma fonctionnel de gauche ait bonne presse dans les milieux de biologie du sport. Le schéma de droite est creux pour moi.

Les textes officiels mettant en place ce programme sont sur le site: http://www.legifrance.gouv.fr ou sur le site de la Jeunesse et des Sports Arrêté du 30 novembre 1992 modifié http://www.sports.gouv.fr/francais/metiers-et-formations/reglementation/la-reglementation-des-diplomes/brevets-d-etat-d-educateur-sportif/textes-communs/brevets-et-diplomes/reglementation-des-brevets-et