doc François
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Préparation Agrégation interne SVTU 2012/2013 François Maricourt Notion de boucle de régulation : illustration à partir de l'exemple de la régulation de la pression artérielle (2de) Leçon : Exposé Cadre programme : thème 3 « corps humain et santé : l'exercice physique » Montrer que la pression artérielle est une grandeur contrôlée par plusieurs paramètres et en particulier par la fréquence cardiaque. Montrer que la régulation de la pression artérielle se traduit par un maintien de la PA autour d'une valeur repère. Montrer que cette régulation présente les particularités d'une boucle de régulation, avec des capteurs, un centre régulateur et un effecteur. Dans le cas de cette régulation, seul le contrôle nerveux de la fréquence cardiaque est traité. Acquis : école élémentaire / culture générale : l'activité cardiaque et ses modifications en fonction de l'activité physique 5ème : le fonctionnement du cœur et les bases de la circulation sanguine 4ème : les bases de la communication nerveuse Les élèves savent donc que l'activité cardiaque varie et qu'il existe des communications entre organes, communications qui peuvent être nerveuses et/ou hormonales. 2de : dans le chapitre précédent, les élèves ont traité des modifications physiologiques liées à l'effort et en particulier des modifications de l'activité cardiaque. Objectifs : il s'agit donc en 2de de montrer avec l'exemple de la régulation de la PA, qu'un système de régulation fait intervenir différents organes (récepteurs, centre régulateur et effecteurs), que ces organes communiquent entre eux par voie nerveuse et que l'effet de la régulation est le maintien d'un paramètre autour d'une valeur consigne, dont la variation constitue le facteur déclenchant le mécanisme régulateur. Préambule : le sujet proposé concerne une illustration et non pas une « construction » de la notion de boucle de régulation ; cela sous-entend que la boucle de régulation est préalablement définie et que l'on doit ici montrer que la régulation de la PA répond bien aux bases d'une boucle de régulation. on pourrait envisager que la relation entre activité cardiaque et pression artérielle a été traitée précédemment. Cette leçon se prête bien à la construction progressive d'un schéma de la boucle de régulation au tableau. Plan envisagé Introduction : on peut approfondir ce qui a été vu dans le chapitre précédent en s'intéressant aux éventuelles variations de la PA chez l'individu I. La pression artérielle : un paramètre régulé de l'organisme A. Stabilité de la pression artérielle - activité : réalisation de mesures de la PA chez plusieurs individus en absence d'activité intense ; bases de la mesure de la PA ; La pression artérielle correspond à la pression exercée par le sang sur les artères (PA maxi et PA mini ...) La pression artérielle reste globalement constante ; en cas d'écart minime, la PA retrouve une valeur consigne - activité : réalisation de mesures de la PA chez plusieurs individus lors d'une activité intense ; La pression artérielle peut alors augmenter au delà de la valeur consigne de référence. Préparation Agrégation interne SVTU 2012/2013 François Maricourt B. La pression artérielle dépend de l'activité cardiaque - activité : réalisation de mesures couplées « activité cardiaque » et « pression artérielle » ; exploitation de documents La pression artérielle varie parallèlement au rythme cardiaque : une augmentation du RC entraîne une augmentation de la PA moyenne. Bilan : la PA présente de faibles variations autour d'une valeur moyenne de référence ; en cas d'écart par rapport à cette valeur moyenne, la PA moyenne est rétablie. On peut donc considérer que la PA est un paramètre régulé. Or, la PA dépend en particulier de l'activité cardiaque. Ainsi, la régulation de la PA doit être dépendante de la régulation de l'activité cardiaque. On peut donc envisager qu'en cas de baisse de la PA (passage à la position debout), le RC augmente permettant de rétablir une PA suffisante. Comment est régulée l'activité cardiaque ? II. L'activité cardiaque est soumise à un contrôle nerveux impliquant plusieurs organes. A. L'activité cardiaque est contrôlée par des messages nerveux venant du centre bulbaire. Doc sur cœur et centres bulbaires L'activité cardiaque est soumise à l'activité d'un centre nerveux localisé dans le bulbe rachidien ; celui-ci est relié au cœur par deux types de nerfs. On cherche à identifier le rôle éventuel de ces nerfs dans le contrôle de l'activité cardiaque. - activité : exploitation du logiciel RegNerv ou des résultats des travaux des frères Weber pour identifier les fonctions des deux nerfs reliant centre bulbaire et coeur L'activité cardiaque est soumise à un contrôle nerveux exercé par le centre bulbaire : envoi de messages nerveux accélérateurs par les nerfs sympathiques ou envoi de messages nerveux modérateurs par les nerfs parasympathiques. Ainsi, le centre bulbaire permet de réguler l'activité cardiaque et donc la PA. Les nerfs sympathiques étant responsables d'une augmentation de l'AC et donc de la PA, ceux-ci doivent être stimulés lorsque la PA est trop faible. Dans le cas d'une PA trop importante, ce sont les nerfs parasympathiques qui doivent être stimulés. Comment le centre nerveux bulbaire est-il « informé » des variations de PA ? B. Le centre bulbaire répond aux variations de PA perçues par des barorécepteurs - activité : exploitation des résultats des travaux de Hering Les variations de PA perçues dans des barorécepteurs sont transmises au centre bulbaire. Celui-ci intègre ces informations et envoie ensuite des messages nerveux adaptés au cœur. Schéma complété de la voie régulatrice : récepteurs – nerfs sensitifs - centre nerveux – nerfs – effecteur Exercice intégré : alimentation et hypertension trouver info sur effets de l'alimentation sur les artères mettre en relation comportement alimentaire et risque d'hypertension Bilan : les variations de la PA sont transmises et intégrées dans le centre nerveux bulbaire ; celui-ci transmet alors des informations adaptées vers le cœur pour rétablir une PA « normale ». Cette régulation de la PA par l'intermédiaire de l'AC se réalise par voie nerveuse. Cet exemple peut-il être considéré comme un exemple de boucle de régulation ? Préparation Agrégation interne SVTU 2012/2013 François Maricourt III. La régulation de la PA : un exemple de boucle de régulation. - activité : mettre en relation un modèle analogique (boucle de régulation de la température) avec la régulation de la PA. identifier les éléments jouant au sein du système de régulation de la PA les mêmes rôles que les éléments constituant le système de régulation de la température (radiateurs, fils électriques, thermostat) justifier le terme de « boucle de régulation » utilisé pour la régulation de la PA construire un schéma de la boucle de régulation de la PA Conclusion : la régulation de la PA s'effectue en partie par l'intermédiaire de la régulation nerveuse de l'activité cardiaque. Celle-ci fait intervenir différents organes (récepteurs – nerfs – centre régulateur – effecteur) qui communiquent entre eux par voie nerveuse. Une PA très différente de sa valeur moyenne constitue un stimulus pour le système de régulation : celui-ci va s'activer et permettre à la PA de retrouver sa valeur de référence. Le système constitue donc une boucle puisque la régulation aboutit à modifier le paramètre qui a joué le rôle de stimulus dans cette régulation. Ce système de régulation permet ainsi de maintenir une PA constante dans l'organisme ce qui est nécessaire au bon fonctionnement de l'organisme. Dans le cas d'un effort physique important, la régulation de la PA est modifiée : la valeur de référence est alors plus élevée ce qui permet d'adapter ce paramètre physiologique aux besoins particuliers de l'organisme (besoins accrus en O2 et nutriments rendus possibles par une augmentation couplée des activités cardiorespiratoires).
