prgm tms - ESPE de Poitiers

PROGRAMME DE SCIENCES PHYSIQUES POUR LA CLASSE DE TERMINALE
DE LA SERIE SCIENCES MEDICO-SOCIALES
NOR: MENL9500001A
RLR : 524-9
Arrêté du 12-1-1995
(JO du 20-1-1995)
PRÉAMBULE.
La série Sciences médico-sociales conduit à une poursuite d'études en formations paramédicales (infirmière,
laborantin d'analyses médicales, diététicien...) ou en formations sociales, mais aussi à une possibilité d'accès
à l'emploi de secrétariat médical, médico-social ou social.
Ce programme a pour but d'offrir aux élèves de cette série, en général motivés par ces formations, des
éléments essentiels de culture scientifique, en liaison avec la biologie et le domaine médical, ainsi que
quelques apprentissages méthodologiques généraux.
C'est pourquoi ce programme est conçu autour de thèmes centraux de biologie humaine, dans la continuité de
ceux de première. La partie physique porte sur la circulation sanguine et l'instrumentation médicale. La partie
chimie est centrée sur les molécules de l’hygiène et de la santé.
N.B. : Les programmes de première et de terminale SMS de biologie et de physiologie-pathologie ont été
publiés dans le B.O. spécial du 24.09.92, tome III, brochure II.
Le programme de physique de première a été publié dans le BO E N n° 13 du 15.04.93.
HORAIRE : L'horaire hebdomadaire pour l'enseignement des sciences physiques en terminale SMS est de
deux heures en classe entière, réparti par moitié entre physique et chimie, soit environ 26 heures annuelles
pour la physique, 26 heures annuelles pour la chimie.
Remarques sur la mise à jour :
 Les suppressions sont indiquées par le double barré : suppression
 Les ajouts sont en italique souligné : ajout
 Les BO restent les textes de référence.
I. PHYSIQUE
Commentaires d'Introduction
En physique, le programme comporte deux parties :
1) Pression. écoulement des fluides (partie traitée en harmonie avec le cours de biologie) : environ 10 heures.
L'objectif est d'exploiter des lois fondamentales pour faire ressortir les paramètres intervenant dans
l'explication des phénomènes physiologiques importants.
2) Ondes électromagnétiques, physique nucléaire, champ magnétique (partie traitée en harmonie avec le
cours de physiologie-pathologie) : environ 16 heures.
Le but à atteindre est de donner aux élèves une explication simplifiée des phénomènes physiques qui
interviennent dans les examens médicaux et les moyens thérapeutiques afin de bien distinguer les termes
usuels : radiologie, radiothérapie, thermographie, angiographie, scannographie, scintigraphie, IRM…
(l'échographie et effet Doppler ont a été étudiée en première).
Il est important de noter que toutes les applications citées sont à traiter.
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CONTENUS
COMPETENCES EXIGIBLES
1ère PARTIE : LA CIRCULATION SANGUINE
1 - Force et Pression :
En ce qui concerne les notions de force et de
pression, le professeur pourra réinvestir avec
profit la partie du programme de seconde se
rapportant à la pression dans les gaz.
a) Force
Direction, sens, module.
Unité, mesure.
b) Pression
Définition : p = F/S.
Mesures et ordres de grandeur.
Représenter une force, connaître son unité dans le
système international (SI).
Connaître la relation entre force, surface et pression.
Savoir mesurer une pression.
Connaître l'unité de pression (SI), quelques ordres
de grandeur (dont celui de la pression
atmosphérique).
2 - Loi fondamentale de la statique des fluides :
a) Masse volumique :
Le professeur pourra réinvestir avec profit la partie
du programme de seconde se rapportant à cette
notion.
Définition, unités.
b) Pression en un point d'un fluide ; énoncé de la loi
fondamentale de la statique des fluides.
c) Différence de pression entre deux points d'un
fluide en équilibre.
Connaître la définition de la masse volumique, son
unité (SI) et les autres unités usuelles.
Savoir que pour un liquide en équilibre, la pression
est la même en tout point d'un même plan
horizontal; qu'elle augmente avec la profondeur du
point et qu'elle dépend de la nature du liquide
(masse volumique).
Savoir que pour un gaz, la variation de pression sur
une hauteur h est environ mille fois plus faible que
pour un liquide ; d'où la définition de la pression
d'un gaz dans un récipient.
APPLICATIONS :
- plongée. Pressurisation des caissons, pressurisation Savoir que la pression de l'air diminue quand on
des cabines d'avions.
monte en altitude (paramètres: altitude et masse
- pression artérielle, sa mesure.
volumique).
- seringue.
Savoir que dans un récipient de taille modeste, la
- principe d'une perfusion.
pression d’un gaz en équilibre est sensiblement la
même en tout point.
Savoir mesurer définir la tension artérielle et évaluer
expliquer les différences de pression dans le corps
humain.
3 - Écoulement des liquides :
Définition du débit
Connaître la définition du débit en volume en
Étude des liquides visqueux : les facteurs essentiels régime permanent (D = v.S) et ce que représentent
de l'écoulement d'un liquide visqueux (différence de les grandeurs v et S.
pression, viscosité  du liquide, géométrie du Connaître les unités de débit (SI) et les unités
usuelles.
tuyau).
Connaître l'unité de viscosité (SI).
Loi de Poiseuille : expression du débit.
Savoir que dans un tuyau, l'existence de
Écoulement des liquides visqueux : l’écoulement l'écoulement d'un liquide visqueux est liée à
d’un liquide visqueux est lié à une différence de l'existence d'une chute de pression dans le sens de
l'écoulement.
pression dans le sens de l’écoulement.
Proportionnalité du débit et de la différence de
pression en régime permanent laminaire :
D = p/R. (R, résistance hydraulique du tuyau
considéré pour le fluide qui circule).
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Remarque : On ne définira que l’écoulement
permanent laminaire. La distinction entre
écoulement laminaire et écoulement turbulent n’est
pas au programme, tout comme le nombre de
Reynolds.
En aucun cas on ne précisera les paramètres
intervenant dans la définition de la résistance
hydraulique (ou de la résistance vasculaire) R du
tuyau (ou du vaisseau) considéré pour la circulation
du fluide (ou du sang).
Savoir :
-que dans un tuyau, le débit augmente, pour une
même différence de pression, avec le diamètre (ou le
rayon) à la puissance 4, l'inverse de la longueur du
tuyau, et l'inverse de la viscosité.
-que l'écoulement du sang dans un vaisseau obéit
approximativement à la loi : D = p/R.
-distinguer les deux régimes d'écoulement :
écoulement laminaire et écoulement turbulent.
APPLICATIONS
-écoulement du sang dans les vaisseaux (D = p/R
avec R résistance vasculaire).
-électrocardiogramme : ECG et éléments
d'inter-prétation en vue de l'analyse de la
circulation sanguine.
2ème PARTIE : PHYSIQUE ET DIAGNOSTICS MÉDICAUX
1 - Ondes électromagnétiques et corpuscule
Connaître l'ordre de grandeur des longueurs d'onde
associé : le photon.
du spectre visible, de l'UV, de l'IR...
a) Échelle des longueurs d'ondes pour les différents
domaines : , X, UV, visible, IR, micro-ondes, TV, Connaître la valeur de la célérité c de la lumière
dans le vide.
radio...
b) Le photon :
E = h. = h.c/.
Savoir que les interactions des ondes avec la matière
se font par quanta d'énergie : E = h. (photon).
Savoir que l'énergie du photon augmente avec la
fréquence et donc diminue avec la longueur d'onde.
2 - Radiations, UV et IR :
Production, propriétés, protections.
APPLICATIONS :
- IR : thermographie
- UV : les dangers, le rôle de l'ozone.
3 - Les rayons X.
Connaître des sources de rayonnement UV, IR et X.
Connaître leurs propriétés et surtout les propriétés
d'absorption, les conséquences et les effets
biologiques de cette absorption.
Savoir que pour les rayons X, l'absorption varie
avec l'épaisseur de l'écran et la nature du matériau.
Production, propriétés, protections.
Connaître les dangers des rayonnements.
APPLICATIONS :
-radiographie,
- scanographie.
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4 - La médecine nucléaire :
Connaître les définitions : atome, noyau, nucléide,
Radioactivité .
+
nucléon, isotope...
Radioactivité  ( ,  ).
Connaître les différentes manifestations des
Désexcitation .
désintégrations radioactives.
Lois de conservation.
Savoir écrire les équations des réactions nucléaires
Définition de la période (ou demi-vie).
Définition de la dose absorbée et de son unité le en utilisant les deux lois de conservation : nombre
de charges et nombre de nucléons.
gray (J/kg).
Définition de l'équivalent de dose et de son unité le
Connaître la définition de la période (ou demi-vie),
sievert (donner l'ancienne unité : le rem).
son importance et ses conséquences.
Connaître quelques ordres de grandeur.
Savoir qu'au bout d'un temps égal à environ 20 fois
APPLICATIONS :
la période du radioélément, l'échantillon qui le
- examens : scintigraphie, traceur.
contient est considéré comme inactif.
- thérapie : radiothérapie.
-les dangers de la radioactivité et les moyens de Connaître les dangers de la radioactivité, les moyens
de protection.
protection.
Connaître la différence entre dose absorbée et
- problème des déchets (médicaux et industriels)
équivalent de dose ; connaître quelques ordres de
grandeur : exemple pour le public, l'équivalent de
dose est de 5 mSv/an.
5 - Champ magnétique :
Champ magnétique créé par un aimant et par un
solénoïde parcouru par un courant continu, lignes de
champ.
Mesure avec un teslamètre.
Création d'un champ magnétique intense : électroaimant supraconducteur.
APPLCATIONS :
- IRM, intérêt et précautions.
Savoir que la direction et le sens du vecteur champ
magnétique B en un point sont donnés par l'axe sn
d'une aiguille aimantée (boussole).
Connaître l'unité de champ magnétique (SI).
Connaître quelques ordres de grandeur des valeurs
usuelles de champs magnétiques, y compris celle du
champ magnétique terrestre ; savoir que 1 tesla
représente un champ magnétique intense.
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II - CHIMIE
LES MOLÉCULES DE L'HYGIÈNE ET DE LA SANTE
HORAIRES
Le programme a été établi sur la base d'un horaire annuel de vingt six heures de cours-exercices-contrôles
(une heure par semaine pendant vingt six semaines).
OBJECTIFS GÉNÉRAUX
L'enseignement de la chimie dans les classes de terminales "sciences médico-sociales" a une double finalité.
D'une part, il se propose, à côté de celui des autres disciplines scientifiques et technologiques, de prolonger
la formation scientifique générale indispensable à de futurs techniciens ; d'autre part, il doit leur apporter les
savoirs et savoir-faire de base sur lesquelles pourront s'appuyer le cours de sciences biologiques.
Le choix du thème abordé dans cette classe est en relation directe avec les finalités de la filière. Il doit
contribuer, pour tous les élèves, à une meilleure compréhension de leur environnement matériel et social
futur.
Il s'inscrit dans la continuité avec celui de la classe de première.
Le programme laisse une grande liberté quant aux choix des méthodes et de l'organisation des apprentissage ;
il offre de nombreuses possibilités de développer des activités expérimentales et de documentation. Une
coordination étroite doit cependant être assurée entre les progressions des cours de chimie et de biologie.
CONTENUS
COMPETENCES EXIGIBLES
1. Un dipeptide : l'aspartame.
1.1 LA "LIAISON PEPTIDIQUE", GROUPE FONCTIONNEL AMIDE
La liaison peptidique : formule semi-développée. Savoir que la liaison peptidique est un cas
Planéité de la liaison.
particulier
de
groupe
fonctionnel
amide.
Généralisation : groupe fonctionnel amide.
Reconnaître les groupes fonctionnels ester et amide
dans la formule d'un composé organique
(aspartame).
EXPERIENCES DE COURS
Modèle moléculaire
Synthèse d'un polyamide.
COMMENTAlRES
Le professeur présentera la liaison "peptidique" à partir de la formule de l' aspartame, un dipeptide utilisé
comme édulcorant.
La connaissance de la formule de l' aspartame n'est pas exigible des élèves au baccalauréat.
1.2 LES ACIDES AMINES
Présentation à partir de l’hydrolyse de l'aspartame.
Formule générale et exemples.
Chiralité : existence d'un carbone asymétrique.
Représentation de Fischer d'un acide aminé.
EXPERIENCES DE COURS
Hydrolyse de l'aspartame.
Modèles moléculaires.
Expérience du biuret.
Reconnaître dans la formule moléculaire d'un acide
-aminé la présence des groupes acide carboxylique
et amine.
Savoir reconnaître l'existence d'un atome de carbone
asymétrique dans une molécule. Savoir représenter
un acide aminé en projection de Fischer.
Savoir attribuer la configuration D et L à un acide
aminé.
Réaliser un modèle moléculaire d'après la
représentation de Fischer de la molécule et
inversement.
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COMMENTAIRES
Par hydrolyse en milieu acide, l'aspartame donne deux aminoacides : l'acide aspartique (acide 2arninobutanedioïque) et la phénylalanine (acide 3-phényl-2-aminopropanoïque) et du méthanol. La
formule générale d'un acide -aminé sera représentée par H2N-CHR-COOH. On notera la présence de
deux groupes fonctionnels importants de la chimie organique : le groupe -COOH, appelé groupe carboxyle
et le groupe amine primaire -NH2 On notera la présence d'un atome de carbone asymétrique pour R
différent de H.
L'étude des amines n'est pas au programme. Le professeur signalera à propos des réactions d'hydrolyse de
la liaison peptidique, l'existence de cette famille (sans qu'il soit nécessaire d'évoquer les amines
secondaires et tertiaires).
On présentera le tableau des vingt principaux acides -aminés constitutifs des protéines. Les élèves ne
sont pas tenus de mémoriser le nom ni la formule d'acides -aminés particuliers ni de savoir appliquer les
règles de nomenclature de l'UICPA.
Les formules des acides -aminés montrent des groupes chimiques divers qui possèdent d'autres fonctions
chimiques que celles caractéristiques des acides -aminés. On attirera 1'attention des élèves sur l'existence
de ces groupes caractéristiques qui, dans les protéines, se retrouveront dans les chaînes latérales et
donneront des propriétés spécifiques à ces protéines car elles ne sont pas engagées dans la liaison
peptidique.
En ce qui concerne la chiralité des acides -aminés, on signalera l'existence de deux énantiomères ; on
donnera la représentation de Fischer et la nomenclature D et L pour les deux énantiomères ; on fera
remarquer que chez les mammifères n'existent que les acides -aminés de configuration L (La
nomenclature R ou S n'est pas au programme).
1.3 LA SYNTHÈSE PEPTIDIQUEE
Introduction à la synthèse des dipeptides : principe.
Généralisation:
synthèse
difficultés de mise en œuvre.
des
Savoir écrire l'équation-bilan de la réaction de
formation de la liaison peptidique.
polypeptides, A partir de la formule semi-développée de deux
acides -aminés, dénombrer les dipeptides
susceptibles d'être obtenus et écrire leurs formules;
inversement à partir de la formule semi-développée
d'un dipeptide, retrouver celles des deux acides
-aminés qui le constituent.
2. Les savons
2.1 MODE D'ACTION DES SAVONS
Savoir reconnaître les pôles hydrophile
Formule générale d'un savon.
hydrophobe d'un savon.
Solubilité des savons : rôle du cation métallique.
Connaître la formule de l'ion carboxylate.
Principe sommaire d'action d'un savon ; propriétés
tensioactives.
et
ACTIVITÉS DE DOCUMENTATION
Analyse de publicités sur les savons et les
détergents.
Répondre à des questions à propos d'un texte en
Pollutions engendrées par les savons.
réinvestissant les connaissances acquises.
Les savons acides.
Action d'un savon en eau dure
EXPÉRIENCES DE COURS
Mesure du pH d'une solution savonneuse.
Mesure du pH d'un acide gras.
Décrire un protocole expérimental donné.
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2.2 PRÉPARATION D'UN SAVON À PARTIR DES TRIGLYCÉRIDES
Formule du glycérol.
Savoir que le glycérol est un trialcool.
Solubilité du glycérol dans l'eau : liaison hydrogène. Savoir que le glycérol est soluble dans l'eau.
Acides gras saturés et insaturés.
Savoir discerner d'après la formule un acide gras
saturé d'un acide gras insaturé.
Reconnaître le groupe fonctionnel ester dans la
formule d'un composé organique.
Formule des triglycérides.
A partir de la formule semi-développée d'un ester,
retrouver les formules de l'acide carboxylique et de
l'alcool correspondants.
Propriétés
chimiques
des
triglycérides : Connaître le nom usuel et le nom officiel de
décomposition à la chaleur, combustion, oxydation à quelques esters simples.
l'air, hydrogénation.
Savoir qu'un triglycéride est un triester du glycérol.
Écrire l'équation-bilan d'estérification du glycérol
par un acide gras.
Écrire l'équation-bilan de l'hydrogénation des corps
gras insaturés.
Savoir que la réaction de saponification d'un ester
Préparation d'un savon : Saponification des esters est totale.
d'acides gras.
Écrire et exploiter quantitativement l'équation-bilan
d'une réaction de saponification.
Répondre à des questions à propos d'un document
en réinvestissant les connaissances acquises.
ACTIVITES DE DOCUMENTATION
Analyse d'une documentation sur les travaux de
Chevreul.
COMMENTAIRES
On pourra parler à cette occasion sur les propriétés de causticité des bases fortes pour la peau et les
muqueuses. La présence de soude provoque l'hydrolyse de lipides constituant les membranes cellulaires.
Conformément aux recommandations de l'UICPA, les noms usuels de quelques esters seront donnés et
utilisés parallèlement au nom officiel.
3. Solution d'antiseptiques et de désinfectants
3.1 DEUX EXEMPLES : L'EAU DE JAVEL, L'EAU OXYGÉNÉE
- Eau de javel.
Dismutation.
Propriétés oxydantes.
Utilisation.
Écrire la réaction de dismutation du dichlore en
milieu basique.
Définir le degré chlorométrique d'une eau de Javel.
Mémoriser les couples redox intervenants dans l'eau
de Javel : Cl2/Cl- et CIO-/CI2. Connaître la réaction
d'oxydation de Fe2+, I- par l'eau de Javel.
- L'eau oxygénée.
Écrire l'équation-bilan de la dismutation de l'eau
Dismutation de l'eau oxygénée en solution aqueuse. oxygénée.
Propriétés oxydantes et réductrices.
Relier la concentration en "volumes" d'une eau
Utilisation.
oxygénée à sa concentration molaire en peroxyde
d'hydrogène.
Mémoriser les couples redox intervenants dans l'eau
oxygénée : couples H2O2/H2O et O2/H2O2
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EXPÉRIENCES DE COURS
Électrolyse d'une solution aqueuse de chlorure de
sodium.
Mise en évidence des propriétés oxydantes de l'eau
de Javel.
Savoir décrire la réaction de dismutation de l'eau
Mise en évidence des propriétés oxydantes et oxygénée.
réductrices de l'eau oxygénée.
Oxydation du tartrate double d'ammonium et de
potassium par l'eau oxygénée catalysée par un sel
de cobalt II.
ACTIVITÉS DE DOCUMENTATION
Conditionnement.
Étude d'une étiquette.
Autres exemples de désinfectants.
Savoir lire une étiquette.
Connaître le matériel et le principe d'une dilution.
COMMENTAIRES
D'autres exemples d'antiseptiques pourront être donnés (eau de Dakin, ...).
A propos de l'eau oxygénée, le professeur présentera quelques facteurs qui accélèrent les réactions de
dismutation et de réduction : température, catalyseurs. On présentera un catalyseur comme une espèce
chimique qui accélère une réaction, trop lente pour être visible.
Il est nécessaire d'attirer l'attention des élèves sur les problèmes de sécurité. En particulier, il est demandé
ne jamais verser d'eau de Javel sur un détartrant contenant de l’acide chlorhydrique.
3.2 DOSAGES
Dosage d'une solution de peroxyde d'hydrogène (eau Écrire l'équation-bilan du dosage.
oxygénée) par manganimétrie : principe.
Savoir que la réaction est quantitative.
Savoir définir l'équivalence.
Savoir justifier le choix de l'indicateur de fin de
dosage.
EXPÉRIENCES DE COURS
Réalisation du dosage de l'eau oxygénée par Connaître le matériel nécessaire pour effectuer un
manganimétrie.
dosage.
Savoir schématiser le montage utilisé.
COMMENTAIRES
D'autres dosages d'oxydoréduction pourront être présentés, par exemple, celui du lugol par le thiosulfate
de sodium.
Sans présenter le principe des dosages en retour, les réactions intervenant dans ce type de dosage pourront
être présentées.
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