Deuxième partie : Sciences expérimentales et technologie - SVT-

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Deuxième partie : Sciences expérimentales et technologie
- SVT-
Au cours d’un effort musculaire intense d’endurance comme l’ascension d’une côte par un
cycliste, les muscles doivent produire davantage d’énergie nécessaire au travail de contraction
musculaire.
On cherche à définir comment les muscles en activité intense et soutenue produisent davantage
d’énergie ?
1. A l’aide des informations fournies par le document 1 et en vous appuyant sur vos
connaissances, vous présenterez les phénomènes liés à l’activité énergétique du muscle.
Pour cela :
a. Interprétez les résultats d’analyses de sang pour déterminer quels sont les échanges
effectués entre le muscle et le sang.
b. En vous appuyant sur les données du tableau du document 1, indiquez comment
varient ces échanges lors de l’effort physique.
c. D’après vos connaissances, quel phénomène est mis en jeu ici ? Quel est le but de
celui-ci ?
2. Dans cette partie, on cherche à comprendre comment l’organisme s’adapte au passage à
l’effort d’endurance.
a. En vous appuyant sur le document 2, montrez comment évolue l’utilisation et
l’origine des nutriments énergétiques entre repos et effort d’endurance.
b. En utilisant les données du document 3, calculez et indiquez sur votre copie, les
valeurs des 2 grandeurs suivantes : débit ventilatoire et débit cardiaque au repos et à
l’effort.
c. Quel est l’intérêt pour l’organisme des variations constatées des débits pulmonaire
et cardiaque dans le cas d’un effort physique d’endurance ?
3. Le document 4 présente le débit sanguin reçu par quelques organes au repos et à l’effort.
a. Quelles informations la lecture du graphique du document 4 apporte-t-elle ?
b. Que constatez-vous en comparant la variation du débit cardiaque calculé (document
3) à celle du débit sanguin musculaire donnée par le graphique du document 4 ?
c. Citez 2 dispositifs anatomiques qui permettent d’expliquer les différences de débits
constatés au niveau des organes, entre repos et activité physique.
Le document 5 présente l’expérience du garrot (1628) de William Harvey.
d. Décrivez cette expérience et énoncez ce qu’elle a permis de comprendre dans le
cadre de la circulation veineuse ?

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ssssdd
DOCUMENT 1
A l’aide de prises de sang, on a mesuré les quantités de dioxygène (O2), de dioxyde de
carbone (CO2) et de glucose dans 1 mL de sang entrant dans un muscle et dans 1 mL de sang
sortant du même muscle. Ces mesures ont été effectuées au repos et durant un effort physique.
Sens de circulation du sang au
niveau du muscle
Composition chimique
du sang
Au repos
A l’effort
Sang entrant dans le muscle
Dioxygène
200 µL
200 µL
Dioxyde de carbone
490 µL
490 µL
Glucose
900 µg
900 µg
Sang sortant du muscle
Dioxygène
150 µL
20 µL
Dioxyde de carbone
530 µL
700 µL
Glucose
870 µg
500 µg
DOCUMENT 2
Dépense énergétique de l’organisme au repos et au cours d’un effort d’endurance et…
Types de nutriments énergétiques consommés dans ces 2 situations.
Repos
Effort
d’endurance

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ssssdd
DOCUMENT 3
Les tableaux suivants donnent quelques caractéristiques de paramètres physiologiques au repos et
pendant un effort musculaire.
Conditions
Air courant
Fréquence ventilatoire
Débit ventilatoire
Repos
0,5 L
14 cycles.mn-1
Activité physique
1,2 L
28 cycles.mn-1
Conditions
Volume d’éjection
systolique
Fréquence cardiaque
Débit cardiaque
Repos
80 mL
65 cycles.mn-1
Activité physique
110 mL
140 cycles.mn-1
DOCUMENT 4
Débit sanguin au niveau de divers organes dans 2 situations : repos / activité physique

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DOCUMENT 5
Relativement à la circulation sanguine, William HARVEY formule l’hypothèse suivante :
« Les veines ramènent constamment le sang de chaque membre dans le cœur.»
Expérience du garrot- Descriptif :
La compression du bras par un garrot peu serré en A fait ressortir les veines de l'avant-bras et
entraîne le gonflement des valvules B, C et D en aval du garrot, au niveau de l'avant-bras (figure 1).
La pression du doigt sur la veine dilatée en H force le sang à évacuer la veine entre le point où l'on
appuie et la valvule suivante située en direction du cœur (figure 2).

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Eléments de réponse
1. 1.a.
A l’aide de prises de sang, on a mesuré les quantités de dioxygène (O2), de dioxyde de carbone (CO2)
et de glucose dans 1 mL de sang entrant dans un muscle et dans 1 mL de sang sortant d’un muscle.
Ces mesures ont été effectuées au repos et durant un effort physique.
On constate qu’1 mL de sang entrant dans un muscle au repos ou à l’effort contient 200 μL d’O2,
490 μL de CO2 et 900 μL de glucose.
On observe qu’1 mL de sang sortant d’un muscle au repos contient 150 μL d’O2, 530 μL de CO2 et
870 μL de glucose.
On note qu’1mL de sang sortant d’un muscle à l’effort contient 20 μL d’O2, 700 μL de
CO2 et 500 μL de glucose.
Au repos comme à l’effort, le sang entrant dans le muscle contient toujours plus d’O2 et de glucose
mais toujours moins de CO2 que le sang sortant du muscle.
On en conclut que les cellules musculaires consomment de l’O2 et du glucose alors qu’elles rejettent
du CO2.
1.b.
Au repos, les cellules musculaires :
- consomment 200– 150 = 50 μL d’O2 et 900-870 = 30 μg de glucose par mL de sang les
irrigant
- rejettent 530-490 = 40 μL de CO2 dans chaque mL de sang les irrigant.
Durant l’effort, elles :
- consomment 200–20 = 180 μL d’O2 et 900– 500 = 400 μg de glucose par mL de sang les
irrigant
- rejettent 700– 490 = 210 μL de CO2 dans chaque mL de sang les irrigant.
On en déduit que les cellules musculaires consomment plus d’O2 (x 3,6) et de glucose (x 13,3) et
rejettent plus de CO2 (x 5,2) durant un effort physique qu’au repos.
1.c.
Un organe qui consomme de l’O2 et du glucose et qui rejette du CO2 réalise la respiration (cellulaire).
Ce phénomène permet de libérer de l’énergie utile aux cellules constituant l’organe.
C6H12O6 (glucose) + 6 O2 + 6 H2O 6 CO2 + 12 H2O + énergie (chaleur + ATP)
2. 2.a.
Au repos, les besoins énergétiques des muscles sont satisfaits par utilisation du glucose et des acides
gras circulants.
Lors d’une activité d’endurance, les besoins énergétiques accrus sont satisfaits en utilisant outre les 2
types de nutriments précédents, le glycogène et les triglycérides musculaires.
Le glycogène est hydrolysé en glucose, les triglycérides en acides gras et glycérol.
Les besoins énergétiques nécessaires à la réalisation des activités d’endurance sont satisfaits grâce à
l’oxydation de nutriments mis en réserve dans les muscles sous la forme de molécules de stockage :
le glycogène pour le glucose, les triglycérides pour les acides gras.