COURS DE BIOLOGIE, 1ERE ANNEE, NIVEAU SECONDAIRE, POUR DIFFERENTES OPTIONS

Edition 2025 / Enseignement primaire, secondaire et technique en RDC.

Préliminaires

Présentation du cours

Ce cours 📖 initie l’élève aux principes fondamentaux de la biologie. Il structure la connaissance du vivant depuis l’échelle microscopique de la cellule jusqu’à la complexité des écosystèmes, en ancrant chaque concept dans les réalités environnementales et sanitaires de la République Démocratique du Congo.

Objectifs d’apprentissage

L’élève doit acquérir une compréhension rigoureuse des mécanismes vitaux. Cela inclut la maîtrise de la structure cellulaire, la compréhension des flux d’énergie dans les écosystèmes et l’analyse du fonctionnement des grands systèmes physiologiques chez les végétaux et les animaux.

Compétences terminales

À l’issue de ce cours, l’élève sera capable d’appliquer une démarche scientifique pour analyser une situation biologique concrète. Il pourra, par exemple, schématiser une chaîne alimentaire de la savane du Haut-Uélé, interpréter les résultats d’une expérience sur l’osmose ou proposer des actions de conservation pour un habitat menacé.

Grille d’évaluation formative

L’évaluation 📝 mesure la progression continue de l’élève à travers des interrogations orales, des rapports de laboratoire, des exercices d’application et l’analyse de situations-problèmes. L’accent est mis sur le développement des compétences d’analyse et de raisonnement plutôt que sur la simple mémorisation des faits.

Partie I : Unité cellulaire

Cette partie explore les bases structurales et fonctionnelles de la cellule, intégrant la biochimie, l’organisation subcellulaire et les mécanismes fondamentaux qui soutiennent la vie. 🔬

Chapitre 1 : La cellule : structure et diversité

1.1 Morphologie cellulaire

Ce point examine la diversité des formes et des tailles cellulaires, en établissant un lien direct entre la structure d’une cellule (par exemple, un neurone allongé ou une cellule musculaire fusiforme) et sa fonction spécifique au sein d’un organisme.

1.2 Comparaison procaryote–eucaryote

Ici, l’étude se concentre sur les distinctions fondamentales entre les cellules procaryotes (bactéries), dépourvues de noyau et d’organites membranaires, et les cellules eucaryotes (animales, végétales), qui possèdent une organisation interne compartimentée.

1.3 Spécialisation cellulaire

Cette section explique le processus de différenciation par lequel les cellules acquièrent des caractéristiques spécialisées. Des exemples concrets, comme les cellules sanguines ou les cellules épidermiques, illustrent comment cette spécialisation permet la formation de tissus et d’organes fonctionnels.

1.4 Techniques d’observation

Les principes de la microscopie optique et électronique sont introduits comme outils indispensables à l’étude de la cytologie. L’aperçu couvre la préparation des échantillons et l’interprétation des images obtenues pour visualiser les structures subcellulaires.

Chapitre 2 : Membranes et transport

2.1 Structure de la membrane plasmique

La leçon détaille le modèle de la mosaïque fluide, décrivant la membrane comme une bicouche lipidique dynamique dans laquelle sont insérées des protéines. Elle souligne le rôle crucial de cette structure dans la définition des frontières cellulaires et la communication.

2.2 Diffusion et osmose

Cette partie clarifie les mécanismes de transport passif, où les substances se déplacent selon leur gradient de concentration sans dépense d’énergie. Des exemples pratiques, comme l’absorption de l’eau par les racines d’un palmier à huile dans la province de la Tshopo, rendent ces concepts tangibles.

2.3 Transport actif et vésiculaire

Le cours aborde ici les processus qui requièrent de l’énergie (ATP) pour déplacer des molécules contre leur gradient de concentration. Il couvre également le transport de macromolécules via des vésicules, par endocytose et exocytose.

2.4 Perméabilité et régulation

Cette section analyse la perméabilité sélective de la membrane, qui lui permet de contrôler rigoureusement les échanges entre le milieu intracellulaire et l’environnement extérieur, assurant ainsi le maintien de l’homéostasie cellulaire.

Chapitre 3 : Organites et compartiments

3.1 Noyau et synthèse des acides nucléiques

Le noyau est présenté comme le centre de contrôle de la cellule, abritant l’ADN. L’aperçu explique son rôle dans la réplication de l’information génétique et la transcription de l’ARN, première étape de la synthèse des protéines.

3.2 Réticulum endoplasmique et appareil de Golgi

Ces organites sont décrits comme un système de production et de distribution. Le réticulum endoplasmique assure la synthèse des protéines et des lipides, tandis que l’appareil de Golgi les modifie, les trie et les emballe pour leur destination finale.

3.3 Mitochondries et production d’énergie

La mitochondrie est identifiée comme la centrale énergétique de la cellule. Cette section explique comment, grâce à la respiration cellulaire, elle convertit l’énergie chimique des nutriments en ATP, la molécule énergétique universelle.

3.4 Lysosomes et peroxysomes

Ces organites sont présentés comme les centres de recyclage et de détoxification de la cellule. Les lysosomes dégradent les déchets cellulaires, tandis que les peroxysomes neutralisent les substances toxiques.

Chapitre 4 : Biochimie de la cellule

4.1 Glucides et métabolisme

Ce point traite des glucides, de leur structure (monosaccharides, polysaccharides) à leur rôle central comme source d’énergie immédiate (glucose) et de réserve (glycogène), ainsi que leur fonction structurale (cellulose chez les végétaux).

4.2 Lipides et membranes

La leçon explore les différentes classes de lipides (triglycérides, phospholipides, stéroïdes) et met en évidence leurs fonctions essentielles dans le stockage d’énergie à long terme, la construction des membranes cellulaires et la signalisation hormonale.

4.3 Protéines et enzymes

Les protéines sont présentées comme les molécules effectrices de la cellule, avec une diversité de fonctions (structure, transport, défense). Un focus particulier est mis sur les enzymes, ces catalyseurs biologiques qui accélèrent les réactions chimiques du métabolisme.

4.4 Acides nucléiques et information génétique

Cette section introduit l’ADN et l’ARN comme les supports de l’information génétique. Elle explique comment la séquence des nucléotides dans l’ADN code pour la séquence des acides aminés des protéines, dictant ainsi les caractéristiques de l’organisme.

Chapitre 5 : Division cellulaire et reproduction

5.1 Cycle cellulaire et mitose

Le cycle cellulaire est décrit comme une séquence ordonnée d’événements menant à la division d’une cellule mère en deux cellules filles identiques. La mitose est détaillée comme le mécanisme de division assurant la croissance, la réparation des tissus et la reproduction asexuée.

5.2 Méiose et diversité génétique

La méiose est expliquée comme un type spécial de division qui produit les gamètes (cellules sexuelles) avec un nombre réduit de chromosomes. Ce processus est fondamental pour la reproduction sexuée et la création de la diversité génétique au sein des espèces.

5.3 Régulation du cycle cellulaire

Ce point aborde les mécanismes de contrôle internes et externes qui régulent la progression du cycle cellulaire. Il souligne l’importance des points de contrôle pour prévenir les erreurs de division pouvant conduire à des maladies comme le cancer.

5.4 Applications biotechnologiques

Cette section présente des applications concrètes des connaissances sur la division cellulaire, telles que le clonage végétal pour améliorer les rendements agricoles du manioc au Kongo-Central ou les thérapies cellulaires en médecine régénérative.

Partie II : Unité écologique

Cette partie aborde les interactions des organismes avec leur milieu, les flux d’énergie et la dynamique des populations dans le contexte congolais. 🌿

Chapitre 6 : Écosystèmes et biomes

6.1 Notion d’écosystème

Un écosystème est défini comme un système dynamique formé par une communauté d’êtres vivants (biocénose) et leur environnement non vivant (biotope). L’accent est mis sur les interactions entre ces deux composantes.

6.2 Types de biomes en RDC

Cette section dresse un panorama des grands biomes congolais : la forêt dense et humide du bassin du Congo, les savanes arborées du sud, les forêts de montagne du Kivu et les écosystèmes aquatiques du fleuve Congo et des Grands Lacs.

6.3 Productivité primaire

La productivité primaire est expliquée comme la quantité d’énergie solaire convertie en matière organique par les producteurs (plantes, algues) via la photosynthèse. Elle constitue la base énergétique de la quasi-totalité des écosystèmes.

6.4 Cycles biogéochimiques

Le cours décrit la circulation des éléments chimiques essentiels à la vie (carbone, azote, phosphore, eau) entre les organismes vivants et leur environnement. Le rôle des décomposeurs dans le recyclage de la matière est souligné.

Chapitre 7 : Relations biologiques

7.1 Chaînes et réseaux trophiques

Cette leçon illustre comment l’énergie circule à travers les différents niveaux trophiques d’un écosystème, des producteurs aux consommateurs de divers ordres, formant des chaînes et des réseaux alimentaires complexes.

7.2 Symbioses et parasitisme

Les différentes formes d’interactions durables entre espèces (symbioses) sont explorées : le mutualisme (bénéfice mutuel), le commensalisme (un bénéficiaire, un neutre) et le parasitisme (un bénéficiaire, un hôte lésé).

7.3 Compétition et niche écologique

La compétition, interspécifique ou intraspécifique, pour des ressources limitées est analysée. Le concept de niche écologique est introduit pour définir le rôle et la place d’une espèce dans son écosystème.

7.4 Impact des activités humaines

Ce point examine les conséquences des activités humaines sur les écosystèmes congolais, notamment la déforestation pour l’agriculture itinérante, l’exploitation minière artisanale à l’Est, la pollution des cours d’eau autour de Kinshasa et l’introduction d’espèces envahissantes comme la jacinthe d’eau sur le fleuve Congo.

Chapitre 8 : Dynamique des populations

8.1 Croissance exponentielle et logistique

Les deux modèles fondamentaux de croissance des populations sont présentés. La croissance exponentielle décrit un développement sans contrainte, tandis que la croissance logistique intègre la notion de capacité de charge du milieu.

8.2 Facteurs limitants

Cette section analyse les facteurs qui régulent la taille des populations, en distinguant les facteurs dépendants de la densité (prédation, maladies) des facteurs indépendants de la densité (catastrophes naturelles, variations climatiques).

8.3 Démographie et conservation

L’étude des paramètres démographiques (taux de natalité, de mortalité, migrations) est présentée comme un outil essentiel pour évaluer la viabilité des populations, en particulier celles des espèces menacées comme l’okapi ou le bonobo.

8.4 Gestion durable des ressources

Les principes de la gestion durable sont appliqués aux ressources biologiques. L’objectif est d’exploiter les populations (poissons, arbres) de manière à ne pas compromettre leur renouvellement pour les générations futures.

Chapitre 9 : Biodiversité et conservation

9.1 Richesse spécifique

La biodiversité est définie à trois niveaux : la diversité génétique au sein des espèces, la diversité des espèces (richesse spécifique) et la diversité des écosystèmes. La RDC est présentée comme un des pays de « mégadiversité » mondiale.

9.2 Menaces et fragilité des habitats

Les principales menaces pesant sur la biodiversité congolaise sont identifiées : la fragmentation et la destruction des habitats, le braconnage, la surexploitation des ressources et les changements climatiques.

9.3 Stratégies de protection

Diverses stratégies de conservation sont abordées, incluant la création d’aires protégées, la restauration écologique, la mise en place de lois de protection de la faune et de la flore, et l’implication des communautés locales.

9.4 Rôle des aires protégées en RDC

L’importance du réseau de parcs nationaux (Virunga, Salonga, Garamba, etc.) et de réserves est soulignée. Ces aires protégées sont des sanctuaires essentiels pour la survie d’espèces emblématiques et la préservation de processus écologiques vitaux.

Partie III : Unité physiologique

Cette partie met en évidence le fonctionnement des organismes, de la cellule au système, avec un focus sur la physiologie des animaux et des végétaux adaptés au milieu congolais. 🧬

Chapitre 10 : Nutrition et digestion

10.1 Types de nutrition

Cette section établit la distinction fondamentale entre les organismes autotrophes, qui produisent leur propre matière organique (ex: les plantes par photosynthèse), et les hétérotrophes, qui doivent consommer d’autres organismes pour obtenir leur énergie et leurs nutriments.

10.2 Anatomie du système digestif

L’anatomie du tube digestif humain, de la bouche à l’anus, ainsi que des glandes annexes (salivaires, foie, pancréas) est décrite en détail, en reliant la structure de chaque organe à sa fonction spécifique dans le processus digestif.

10.3 Digestion et absorption

Les processus de digestion mécanique (mastication, brassage) et chimique (action des enzymes) sont expliqués. Le cours détaille ensuite comment les nutriments résultants (glucose, acides aminés, etc.) sont absorbés à travers la paroi de l’intestin grêle pour passer dans la circulation sanguine.

10.4 Nutrition et santé

Ce point relie la biologie à la santé publique en abordant l’importance d’une alimentation équilibrée pour la prévention des maladies. Des problématiques locales, telles que les carences en iode ou en fer et la malnutrition protéino-énergétique, sont discutées.

Chapitre 11 : Respiration et circulation

11.1 Échanges gazeux

Le principe universel de la diffusion des gaz respiratoires (O₂ et CO₂) à travers des surfaces spécialisées, minces et humides, est expliqué. La nécessité d’un gradient de pression partielle pour permettre ces échanges est mise en évidence.

11.2 Systèmes respiratoires animaux

Une comparaison des différentes adaptations respiratoires est effectuée : les poumons des mammifères, les branchies des poissons du lac Tanganyika, et le système trachéen des insectes sont présentés comme des solutions évolutives distinctes au problème des échanges gazeux.

11.3 Système circulatoire et transport

Le système cardiovasculaire humain est décrit, avec le rôle de la pompe cardiaque, la structure des artères, veines et capillaires, et la composition du sang. Sa fonction centrale est le transport de l’oxygène, des nutriments, des hormones et des déchets métaboliques.

11.4 Régulation de la pression

Les mécanismes nerveux et hormonaux qui régulent la fréquence cardiaque et la pression artérielle sont introduits. Cela permet d’assurer un approvisionnement sanguin adéquat aux organes en fonction des besoins physiologiques de l’organisme.

Chapitre 12 : Excrétion et homéostasie

12.1 Fonction rénale

Le rôle des reins dans la filtration du sang et la formation de l’urine est détaillé. Les processus de filtration, de réabsorption sélective et de sécrétion tubulaire sont expliqués comme les étapes clés de l’élimination des déchets azotés (urée) et de l’excès de sels.

12.2 Balance hydrique et électrolytique

Cette section explique comment le système excréteur, en collaboration avec le système hormonal (notamment l’ADH), maintient l’équilibre de l’eau et des électrolytes (ions comme le sodium et le potassium) dans le corps, une condition vitale pour le fonctionnement cellulaire.

12.3 Détoxication cellulaire

Le rôle du foie dans la transformation de substances toxiques (médicaments, alcool, sous-produits du métabolisme) en composés moins nocifs et hydrosolubles, qui peuvent ensuite être excrétés par les reins, est mis en avant.

12.4 Mécanismes homéostatiques

Le concept d’homéostasie, ou maintien de la stabilité du milieu intérieur (température, pH, glycémie), est défini. Des exemples de boucles de rétroaction négative illustrent comment l’organisme corrige en permanence les écarts par rapport aux valeurs de consigne.

Chapitre 13 : Systèmes nerveux et sensoriel

13.1 Neurone et transmission synaptique

La structure du neurone, l’unité fonctionnelle du système nerveux, est présentée. Le cours explique la nature de l’influx nerveux (un signal électrique) et son mode de transmission d’un neurone à l’autre via les synapses (un processus chimique).

13.2 Organisation du système nerveux

La division du système nerveux en une partie centrale (encéphale et moelle épinière), qui intègre l’information, et une partie périphérique (nerfs), qui la transmet, est décrite. Les fonctions des systèmes somatique et autonome sont également abordées.

13.3 Organes sensoriels

Cette section explore comment les organes des sens (œil, oreille, peau, etc.) fonctionnent comme des transducteurs, convertissant différents types de stimuli environnementaux (lumière, son, pression) en influx nerveux interprétables par le cerveau.

13.4 Réponses adaptatives

Le cours montre comment le système nerveux coordonne les réponses de l’organisme à son environnement. L’arc réflexe est utilisé comme un exemple simple de circuit neuronal permettant une réaction rapide et involontaire à un stimulus potentiellement dangereux.

Chapitre 14 : Croissance, reproduction et développement

14.1 Hormones et régulation

Les hormones sont présentées comme des messagers chimiques qui régulent des processus physiologiques lents et durables comme la croissance, le métabolisme et la reproduction. Les principales glandes endocrines humaines sont identifiées.

14.2 Cycle de vie des plantes

Le cycle de développement d’une plante à fleurs est suivi, depuis la germination de la graine, la croissance végétative (racines, tiges, feuilles), la floraison, la pollinisation, la fécondation jusqu’à la formation de nouveaux fruits et graines.

14.3 Cycle de vie des animaux

Les grandes étapes du développement animal sont examinées, de la fécondation à la mort, en passant par le développement embryonnaire, la naissance (ou l’éclosion), la croissance juvénile, la maturité sexuelle et le vieillissement.

14.4 Facteurs influençant le développement

Cette section conclut en analysant l’interaction entre les facteurs génétiques (le programme de développement inscrit dans l’ADN) et les facteurs environnementaux (nutrition, température, lumière) qui modulent la croissance et le développement d’un organisme.

Annexes

A. Table des formules biochimiques

Cette annexe 📊 fournit un référentiel visuel des structures chimiques des principales molécules organiques étudiées dans le cours (glucose, acides aminés, ATP, bases azotées). Elle sert d’aide-mémoire pour visualiser les fondements moléculaires des processus biologiques.

B. Glossaire des termes clés

Un lexique 🔤 définit de manière précise et concise tous les termes techniques et concepts importants introduits tout au long du manuel. Il constitue un outil de référence essentiel pour l’élève afin de consolider sa maîtrise du vocabulaire scientifique.

C. Normes du curriculum national

Cette dernière section 📜 présente un extrait du Programme National des Sciences de la Vie et de la Terre pour la classe de première année. Elle liste les compétences spécifiques et les savoirs essentiels exigés, garantissant ainsi que le contenu du cours est en parfaite conformité avec les directives officielles du ministère de l’Enseignement Primaire, Secondaire et Technique.