chapitre 4 - Librairie Studyrama

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Chapitre
4
L’approvisionnement
en dioxygène
Les options pédagogiques du chapitre
La respiration chez les êtres vivants a été étudiée dans les deux premiers chapitres. L'étude menée dans ce
chapitre s'inscrit dans une démarche différente parce qu'elle est spécifiquement consacrée à l'Homme, mais
surtout parce qu'elle apporte une première réponse au problème posé au chapitre 3 : comment les besoins
des organes sont-ils satisfaits ?

Les activités du chapitre
Le prélèvement du dioxygène dans l’air
( Réponses aux questions pour résoudre le problème
1. L’apnéiste remonte en surface pour prendre de l’air.
2. L’air inspiré est plus riche en dioxygène que l’air expiré. Du dioxygène a donc été prélevé par l’orga-
nisme.
3. Les mouvements respiratoires permettent de renouveler l’air dans l’organisme, car cet air s’appauvrit en
dioxygène.
4. Pendant l’inspiration, la cage thoracique augmente de volume (elle se soulève et le diaphragme s’abaisse).
Pendant l’expiration, la cage thoracique diminue de volume (elle s’affaisse et le diaphragme remonte).
5. Pendant l’effort, le volume d’air inspiré augmente.
6. Pendant l’effort, le rythme des mouvements respiratoires s’accélère.
7. Ces modifications permettent d’augmenter le prélèvement de dioxygène.
➜De l’air entre et sort du corps grâce à des mouvements alternés de la cage thoracique. L’air expiré
est moins riche en dioxygène que l’air inspiré. L’organisme prélève donc du dioxygène dans l’air.
Le devenir de l’air dans l’appareil respiratoire
Activité
2
Activité
1
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Chapitre 4
Les options pédagogiques de l’activité
Montrer un plongeur en apnée inspirant à pleins poumons à sa remontée (doc. 1) nous a semblé une
façon motivante de poser le problème du renouvellement de l'air. La comparaison par ExAO des com-
positions de l'air expiré et de l’air inspiré (doc. 2) permet d'associer la notion de renouvellement à celle
de consommation du dioxygène, déjà vue pour l'ensemble des êtres vivants : si du dioxygène est pré-
levé dans l'air inspiré, alors il faut apporter à l'organisme un « air frais ».
Ce renouvellement est possible grâce à des mouvements, comme le montrent des images de la cage
thoracique (doc. 3) et un enregistrement ExAO (doc. 4). En comparant les courbes au repos et pendant
l’effort, on comprend comment l’organisme augmente sa consommation de dioxygène dans ce dernier
cas.
Les options pédagogiques de l’activité
Un asthmatique en crise permet de poser le problème du devenir de l'air dans l'organisme (doc. 1).
On suit alors le trajet de l'air dans les voies respiratoires (doc. 2 et 3), le passage des bronches étant
confirmé par la comparaison d'une fibroscopie chez un asthmatique et chez un individu témoin (doc. 4).
Après avoir mis en évidence les voies respiratoires, on s'intéresse dans la seconde partie de l’activité
à la destination de l’air. La coupe d’un poumon permet de constater la présence des alvéoles (doc. 5).
La forme en sac des alvéoles permet de prendre conscience que l'air ne peut pas aller plus loin (doc. 6
et 7), expliquant ainsi que les poumons puissent se remplir d'air.

( Réponses aux questions pour résoudre le problème
1. L’air circule difficilement dans l’appareil respiratoire d’un asthmatique.
2. L’air entre par la bouche ou le nez, circule à travers la trachée, les bronches, puis les bronchioles.
3. Les voies respiratoires sont ramifiées.
4. Chez un asthmatique en crise, le diamètre des bronches est réduit, ce qui diminue la circulation de l’air.
5. Le poumon présente de nombreuses cavités.
6. Le poumon est constitué de nombreux petits sacs, les alvéoles pulmonaires, qui peuvent se remplir d’air.
➜L’air entre par la bouche ou le nez, circule à travers la trachée, les bronches, les bronchioles, jus-
qu’aux alvéoles. Il est ainsi réparti à l’intérieur de tout le poumon.
Des échanges entre l’air et le sang
( Réponses aux questions pour résoudre le problème
1. Les voies respiratoires sont au contact des vaisseaux sanguins.
2. Chacune des alvéoles est au contact de capillaires sanguins.
3. Le sang repartant de l’alvéole est plus riche en dioxygène que le sang y arrivant. Une partie du dioxy-
gène de l’air inspiré est donc passée dans le sang.
4. La paroi qui sépare l’air du sang est très fine. En outre, de nombreux capillaires sont au contact de
celle-ci.
5. La présence d’un très grand nombre d’alvéoles dans les poumons augmente la surface d’échange entre
l’air et le sang.
➜Le dioxygène de l’air traverse la paroi des alvéoles et pénètre dans les capillaires sanguins. Ce pas-
sage est facilité par les caractéristiques de la surface d’échange.
Activité
3
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L’approvisionnement en dioxygène
Les options pédagogiques de l’activité
Avec cette activité, on explique la circulation d'air précédemment montrée. La coexistence dans les
poumon de deux milieux, l'air et le sang, intimement associés (doc. 1 et 2), permet de poser l'hypothèse
d'échanges entre ceux-ci (des échanges entre le sang et les muscles ont déjà été observés au chapitre 3).
Cette hypothèse est vérifiée par la comparaison des teneurs en dioxygène du sang et de l’air au niveau
de l’alvéole pulmonaire (doc. 3).
Dans la seconde partie de l’activité, les caractéristiques de la surface d’échange sont dégagées : la
finesse de la paroi alvéolaire et sa proximité avec les nombreux vaisseaux sanguins (doc. 4) d’une part,
son étendue du fait du nombre des alvéoles d’autre part (doc. 6 et 7).

Les maladies respiratoires
( Réponses aux questions pour résoudre le problème
1. La consommation de tabac diminue les performances sportives.
2. Dans un poumon de fumeur, les alvéoles sont moins nombreuses que dans les poumons d’un non fumeur.
Le passage de dioxygène dans le sang est diminué chez le fumeur. Les muscles sont moins bien appro-
visionnés en dioxygène.
3. Le risque de développer un cancer du poumon est d’autant plus élevé que la consommation de tabac
est importante.
4. On peut penser que les substances toxiques présentes dans une cigarette augmentent le risque de déve-
lopper un cancer.
5. L’air contient de nombreuses substances toxiques provenant des activités humaines, principalement des
fumées d’usines et des gaz d’échappement.
6. Une augmentation de la pollution entraîne une augmentation de la mortalité. En diminuant le trafic, on
diminue l’émission de substances nocives, et donc la mortalité.
➜Tabac ou polluants atmosphériques provoquent des difficultés respiratoires, entraînant une diminu-
tion des performances physiques. Ils peuvent aussi être à l’origine de maladies mortelles.
Corrigé des exercices
Teste tes connaissances
a) Au niveau des alvéoles, le dioxygène de l’air passe dans le sang.
b) L’air inspiré est plus riche en dioxygène que l’air expiré.
c) L’importante irrigation de la surface alvéolaire permet le passage du dioxygène dans le sang.
Seule la réponse b) est juste.
Le mot caché est : « alvéole ».
Les termes de la grille sont :
a) trachée b) mouvements c) bronche d) dioxygène e) expiration
3
2
1
Activité
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Chapitre 4
Les options pédagogiques de l’activité
Dans la première partie de l'activité, quelques effets du tabac sont mis en évidence. Plutôt que de
simplement constater une diminution des performances physiques (doc. 1), nous avons choisi d'aller plus
en avant dans l’explication en montrant une altération de la surface d'échange chez un fumeur (doc. 2).
Ainsi, le lien peut être fait avec l'activité précédente. Un graphique simple permet de mettre en évidence
les effets cancérigènes du tabac (doc. 3), les différentes substances toxiques contenues dans une ciga-
rette étant mises en exergue (doc. 4).
Les conséquences néfastes de la pollution atmosphérique sont étudiées dans la deuxième partie de
l’activité. Après avoir identifié quelques substances polluantes et leurs effets sur l'organisme (doc. 5), un
graphique montre l’augmentation de la mortalité selon le type de pollution (doc. 6). On comprend mieux
ainsi le bien-fondé de certaines mesures visant à préserver la santé publique.

Découvre avec l’informatique
b) Au repos, le volume de dioxygène consommé en une minute est environ de 0,5 L (la valeur donnée est
0,4952 L).
c) Le volume d’air prélevé au repos en une minute est de 15 L.
d) En activité, le volume de dioxygène consommé en une minute est environ de 1 L (la valeur donnée est
1,0076 L), soit deux fois plus qu’au repos.
e) En activité, le volume d’air prélevé en une minute augmente et passe à 21 L.
f) L’organisme peut prélever plus de dioxygène au cours d’un effort en augmentant le volume d’air ins-
piré.
Applique tes connaissances
a) Dans la position 2, la cage thoracique est soulevée : elle a donc un plus grand volume que dans la posi-
tion 1.
b) Lorsque la cage thoracique a un plus grand volume (position 2), elle se remplit d’air : c’est l’inspiration.
La position 1 correspond donc à l’expiration.
c) Par rapport à la situation B, le rythme respiratoire et le volume d’air inspiré sont environ le double dans
la situation A. La situation A correspond donc à l’activité et la situation B au repos.
d) La consommation de dioxygène varie comme le rythme respiratoire et le volume d’air inspiré.
a) La quantité de dioxygène dans 1 L d’air diminue avec l’altitude.
b) Pour une même quantité d’air prélevée, l’organisme dispose de moins de dioxygène en altitude.
c) L’augmentation des mouvements respiratoires permet d’accélérer le renouvellement de l’air dans les
poumons, et donc de prélever plus de dioxygène dans le milieu.
a) Dans le cas A, la paroi alvéolaire est plus épaisse. Dans le cas B, la bronchiole est contractée. Dans le
cas C, les vaisseaux sanguins sont moins nombreux.
b) Dans le cas A, le passage du dioxygène à travers la paroi alvéolaire est diminué. Dans le cas B, une
moins grande quantité d’air, et donc de dioxygène, pénètre dans les alvéoles. Dans le cas C, il y a dimi-
nution de la quantité de dioxygène traversant la paroi et passant dans le sang.
c) Le sang de chacun de ces individus sera moins riche en dioxygène. Les organes en recevront donc une
plus petite quantité, et leur activité sera limitée.
a) Le nombre d’hospitalisations, donc de malades, augmente avec la teneur en dioxyde de soufre dans
l’air.
b) Le diamètre des bronches des individus hospitalisés est plus petit.
c) La contraction des bronches diminue la circulation de l’air, et donc l’importance des échanges gazeux,
d’où les problèmes respiratoires des personnes malades.
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