BIOPHYSIQUE 2014

8/13/2019 BIOPHYSIQUE 2014

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Dimension, units et donnes numriques

Les quations aux dimensions Le Systme International (SI) duntes Untes usuelles de masse Untes usuelles dnergie Untes spciales Donnes numriques Multiples et sous-multiples des units Lettres grecques usuelles


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La structure de la matire et le milieu intrieur.

Structure macroscopique de la matire et lments dethermodynamique

Les tats fondamentaux de la matire. Les tats de la matire. Les changements dtat. Les tats gazeux. Les transferts dnergie. Les principales transformations thermodynamiques. Les fonctions thermodynamiques

Les solutions aqueuses et le milieu intrieur Caractristiques physico-chimiques de leau. Solutions et soluts en phase liquide. Modes dexpression des concentrations des solutions. Cryoscopie et bulliomtrie des solutions aqueuses. Acidit des solutions ioniques. Basicit des solutions ioniques. Les compartiments liquidiens de lorganisme. Mthode dtude des compartiments hydriques : dilution dun

traceur.

Physiopathologie de lquilibre hydro sod.Perte isotonique en eau.

et en ions sodium Perte de solution hypotonique Physiopathologie de lquilibre hydro sod.

Apport isotonique en eau et en ions sodium.

Apport de solution hypotonique

Tableaux de situations pathologiques, de signes cliniques et designes biologiques.


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lments de physique quantique. Les forces fondamentales de la nature. Les particules fondamentales. La dualit onde-particule. Les relations de Heisenberg. Les moments cintiques en physique quantique.


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Charges lectriques et lectrophysiologie.

lectrostatique. La force lectrostatique. Le champ lectrostatique. Energie potentielle lectrostatique. Potentiel lectrostatique. Equipotentielles et lignes de champ. Le condensateur plan. Energie emmagasine dans un condensateur. Le diple lectrostatique. Potentiel et champ lectrique cre par un diple. Les positions de Gauss.

lectrocintique.

Dynamique des particules charges places dans le vide souslactionde champ lectrique ou de champ magntique.

Mouvement des porteurs de charges dans un milieu matriel. Le courant lectrique. Resistance et loi dOhm intgrale. Lois de Kirchhoff des circuits lectriques. Lois dassociation des diples. Les courants transitoires.

La fibre nerveuse. Le potentiel membranaire des cellules excitables. Modle lectrique de la membrane cellulaire au repos. Le potentiel daction (ou influx nerveux). Variation des permabilits membranaires. Propagation du potentiel daction.


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lectrophysiologie du cur. Potentiel lectrique dun feuillet lmentaire. Potentiel cre par une fibre en voie dactivation. Le muscle cardiaque. Les potentiels daction et llectrocardiogramme. Principe du vectocardiogramme dEinthoven. Exemple de trace cardiographique dduit du modle

dEinthoven.

Les drivations unipolaires frontales. Les drivations dipolaires frontales. Les drivations prcordiales. Les axes de Bailey. Laxe lectrique du cur. Les traces lectro-cardio-graphiques(ou lectrocardiogramme).


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La circulation des fluides.

Mcanique des fluides parfaits.

Statique des fluides. Applications physiques. La tension artrielle. Dynamique des fluides parfaits.

Les phnomnes de surface. La tension superficielle. Loi de Laplace. Loi de Hooke.

Les fluides rels. Viscosit et rgimes dcoulement dun fluide rel. Vitesse dun fluide rel dans une conduite cylindrique. Loi de Poiseuille des fluides rels. La rsistance hydraulique. Lois dassociation des rsistances hydrauliques. Passage du rgime laminaire au rgime turbulent.

Les fluides biologiques. Le sang : un fluide complexe.

Le systme circulatoire sanguin. La pompe cardiaque. Travail du cur. Structure des parois vasculaires. Loi de Hooke pour chaque type de fibre. Fonctionnement des artres lastiques. Fonctionnement des artres mixtes musculo-lastiques. La ventilation pulmonaire.


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Diffusion et transport travers les membranes.

Le transport de matire en milieu libre. Les dplacements de molcules ou dions en solution. Potentiel chimique et diffusion de masse. Le dbit de particules et lquation de continuit. Dfinitions des dbits de solvant et de solut. Transport par diffusion : la premire loi de Fick. Transport par diffusion : la seconde loi de Fick. Transport par convection.

Transports passifs de particules neutres travers lesmembranes.

Structure des membranes biologiques. Caractrisation physique des membranes. La diffusion : flux diffusif transmembranaire de soluts induit

uniquement par un gradient de concentration. Losmose : flux diffusif transmembranaire de solvant induit

uniquement par un gradient de concentration.

La filtration : flux transmembranaire de solvant induit uniquementpar un gradient de pression hydrostatique.

Flux transmembranaire induit simultanment par un gradient depression hydrostatique et un gradient de concentration.

Equilibre de Sterling. Formation des dmes. Tonicit dune solution. Echanges au niveau de la membrane glomrulaire rnale. La filtration glomrulaire rnale.


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Transports transmembranaires de particules charges Transport passif dions en solution induit par une force lectrique. Transport passif dions en solution, induit par une diffrence de

concentration et une diffrence de potentiel lectrique.

Equilibre de Donnan (ou Gibbs-Donnan). Transport passif dions travers les membranes cellulaires.

Equation de Goldman.

Le transport facilite. Le transport actif.


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Ondes acoustiques et ondes lectromagntiques.

lments de mcanique Travail et Puissance. Energie. Les vibrations. Les vibrations priodiques non sinusodales. Loscillateur harmonique. Energie mcanique du ressort non amorti. Oscillations amorties et forces. La rsonance.

Caractres gnraux des ondes. Ondes progressives sinusodales a une dimension spatiale. Ondes progressives sinusodales a deux ou trois dimensions

spatiales.

Energie, puissance et intensit dune onde. Variation de lintensit avec la distance a la source. Superposition dondes et modulation damplitude. Superposition dondes et ondes stationnaires. Rflexion et transmission dondes a une dimension spatiale. Leffet Doppler-Fizeau. Diffraction des ondes. Interfrences de deux ondes.

Les ondes acoustiques. Ondes acoustiques. Ondes acoustiques sinusodales progressives. Puissance et Intensit acoustique. Niveau des ondes sonores. Attnuation des ondes acoustiques. Sons purs et sons complexes.


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Les ondes lectromagntiques. Paramtre des ondes lectromagntiques. Longueurs donde et frquences des diffrents rayonnements

lectromagntiques.

Polarisation des ondes lectromagntiques. Diffraction des ondes lumineuses. Le rayonnement thermique ou rayonnement du corps noir . Le rayonnement laser. Loi de Beer-Lambert. Diffusion Rayleigh de la lumire. Diffraction des rayons X.

La loupe. Le microscope optique (ou photonique).


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Optique et vision.

Optique gomtrique. Les lois de base de loptique gomtrique. Objets et images, rels et virtuels. Relation de conjugaison du dioptre sphrique. Foyers et distances focales du dioptre sphrique. Construction dimages dun objet a travers un dioptre sphrique. Les lentilles minces : marche des rayons lumineux. Les lentilles minces : relation de conjugaison. Mthode de construction dimages : cas dune lentille

convergente.

Images obtenues avec une lentille convergente. Images obtenues avec une lentille divergente.

La vision. Structure optique de lil. Sensibilit de lil a la lumire. Les voies optiques. Laccommodation. Lacuit visuelle. La myopie. Lhypermtropie (ou hyperopie). Positions respectives du Punctum Remotum et du Puncum

Proximum.

Lastigmatisme. Les diffrents astigmatismes rguliers.


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Atomes et noyaux ; rayonnements atomiques etnuclaires.

es niveaux dnergie atomique et molculaire Structure lectronique des atomes. Le moment cintique orbital et le spin. Spectre dmission de latome dhydrogne. Les forces interatomiques. Les niveaux dnergie molculaire. Les diffrents types de spectroscopie.

Le noyau atomique et les transitions radioactives Stabilit et instabilit des noyaux. Le rayonnement gamma et la conversion interne. Les diffrents types de transitions radioactives. Lmission alpha. Lmission beta moins (-). Lmission beta plus (+). La capture lectronique. Cintique des transitions radioactives. Variations respectives des populations de noyaux pre et fils Cas du noyau fils stable. Variations respectives des populations de noyaux pre et fils

Cas du noyau fils instable.


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Les interactions rayonnements matire.

Les mcanismes physiques de base de linteractionphotons-matire.

Absorption de photons par les atomes. Fluorescence et effet Auger. Les rayonnements ionisants. Leffet photolectrique. La diffusion Compton. La matrialisation (ou cration de paires). Les paramtres de linteraction photons-matire. Comparaison des effets ionisants lmentaires.

Les interactions rayonnements particulaires-matire. Les paramtres de linteraction. Caractres gnraux de linteraction. Interaction de particules charges lgres avec la matire.

Interaction de particules charges lourdes avec la matire.

Dosimtrie des rayonnements ionisants. Principaux facteurs de la dosimtrie des rayonnements ionisants. Les dtecteurs de rayonnements ionisants. Les dtecteurs dionisation gaz. Les dtecteurs dexcitation. Dfinitions de dosimtrie. Paramtres nergtiques dun faisceau de photons. Cas dune source ponctuelle radioactive de photons gamma. Dosimtrie en radioprotection.

Effets biologiques des rayonnements ionisants. Les diffrents cas possibles dirradiation. Les effets molculaires des rayonnements ionisants. Les effets cellulaires des rayonnements ionisants. Taux de survie cellulaire en fonction de la dose absorbe.


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Les effets sur les tissus. Les effets dterministes (non stochastiques) sur lorganisme. Les effets alatoires (stochastiques) sur lorganisme.


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Limagerie mdicale

Imagerie analogique et imagerie numrique. Caractristiques gnrales. Principe de limagerie numrique. Limage numrique.

Limagerie radiologique. Les rayons X en mdecine. Le tube radio gne de Coolidge. Le spectre dmission dun tube a rayons. Le faisceau de photons. Le contraste de limage radiante. La radiologie standard analogique. Principe de la scanographie (tomodensitomtrie X ou scanner X). Caractristiques du scanner X.

Limagerie ultrasonore. Principe de lexploration chographique. Les sondes ultrasonores. Modes dexploration chographique. Paramtres caractristiques en chographie. Limagerie Doppler.

Limagerie nuclaire. Caractristiques gnrales de limagerie scintigraphique. La gamma-camera. La tomographie a mission de positons (TEP).


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Limagerie par rsonance magntique (IRM). Les sources macroscopiques de champ magntique. Le magntisme a lchelle de latome. Le magntisme a lchelle du noyau atomique Le magntisme des matriaux Action dun champ magntique extrieur sur les niveaux

dnergie.

La rsonance magntique nuclaire. La relaxation du moment magntique nuclaire. Le signal de rsonance magntique nuclaire. Le codage spatial et limage. Agents de contraste en IRM.

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