Contrôle des fonctions cardiaques et respiratoires par le

Contrôle des fonctions cardiaques et respiratoires par le système nerveux.
Lors de l’effort, on observe que les débits cardiaques et respiratoires augmentent et que ces
augmentations sont simultanées.
Le synchronisme des modifications cardiaques et respiratoires suppose que ces 2 fonctions
sont controlées.
Les organes sont reliés à des centres nerveux situés dans l’encéphale par des nerfs pouvant
passer par la moelle épinière.
Un accidenté de la route présente les symptômes suivants :
-arrêt respiratoire
-fréquence cardiaque de 150 battements/min au lieu de 70 battements/min au repos.
-inclinaison particulière de la tête ce qui indique une fracture d’une vertèbre cervicale ;
en se fracturant la vertèbre a endommagé la moelle épinière.
1 .Lire le texte et dire ce qui se passe chez l’accidenté.
2 .Que dire quant au synchronisme des fonctions cardiaques et respiratoires chez l’accidenté ?
3 .Relever les informations qui vous semblent contradictoires en ce qui concerne le
fonctionnement cardiaque.
RE :
1. Cœur bat tjrs mais plus vite, il ne respire plus, il s’est cassé une vertèbre= section de la ME.
2. Ces 2 fonctions sont indépendantes chez l’accidenté.
3 .Le cœur continue à battre alors que la ME est lésée.
Problème : Comment expliquer que le cœur bat toujours alors que la ME est sectionnée ?
Comment expliquer que le cœur bat plus vite alors que l’individu ne produit
aucun effort ?
Comment expliquer que les fonctions respiratoires et cardiaques sont dissociées ?
I Le fonctionnement du cœur et son contrôle.
Hyp :
- Cœur bat toujours car centre nerveux qui le contrôle n’est pas touché par la lésion.
-Cœur bat tjrs car a 1 fonctionnement automatique et est régulé négativement (ralenti) par
un centre nerveux dont la commande passe par la ME.
Cv :-si le cœur a 1 fonctionnement automatique, alors il doit continuer à battre si on coupe
tous les nerfs qui y arrivent ou si on l’isole.
-si les nerfs ralentissent la fréquence cardiaque, alors, quand il n’y a pas de nerf, le cœur doit
battre plus vite.
TP : Dissection de l’œuf embryonné, mesure de la fréquence cardiaque avant et après mise
en place du système nerveux, et isolement du cœur.
Résultat des mesures des fréquences cardiaques :
1
Embryon de 4 jours.
110 battements/min
Embryon de 6 jours.
90 battements/min
-Comparer les fréquences cardiaques à 4 et 6 jours.
A 4 jours, le SN de l’embryon ne s’est pas mis en place, on constate que la fréquence
cardiaque est supérieure à celle d’un embryon de 6 jours ou le SN est en place.
-Que peut on déduire des ces résultats ?
Le SN « freine » le cœur.
Et cassette vidéo sur le cœur isolé qui bat.
-quel est le ppe de la manipulation réalisée ?
-Quelle est la conséquence ?
-Que peut on en déduire ?
T.E : Le cœur a une activité automatique, il peut fonctionner en dehors de toute commande
nerveuse. Le système nerveux régule le fonctionnement cardiaque, au repos, il ralentit le
cœur.
On cherche à savoir ou se situe le CN qui innerve le cœur.
Localiser, à l’aide du document suivant, le CN impliqué dans la modulation de la fréquence
cardiaque.
Résultats d’expériences de sections au niveau du SN :
-Section entre le pont et le bulbe rachidien = pas de modification de la fréquence cardiaque,
donc le CN qui régule la fréquence cardiaque est situé en dessous de la section.
-Section entre le bulbe et la moelle épinière = accélération de la fréquence cardiaque, donc le
centre nerveux est situé dans le bulbe rachidien.
Le centre de modulation de l’activité cardiaque est le bulbe rachidien, c’est lui qui ralentit le
rythme cardiaque en situation normale.
Il doit donc exister un nerf, qui part du bulbe rachidien et qui arrive au cœur, qui lorsqu’il est
activé ralentit le cœur.
Comment expliquer alors que lors d’un effort physique, la fréquence cardiaque augmente ?
Hyp : Il doit exister un autre nerf, qui lui lorsqu’il est activé accélère le cœur.
Dissection de la souris et mise en évidence du nerf parasympatique.
2
Le cœur est innervé, il est relié au SNC par 2 nerfs :
-le nerf parasympathique.
-le nerf sympathique.
On cherche à identifier l’action de ces 2 nerfs sur le cœur.
De quels moyens dispose -t- on pour déduire expérimentalement l’action de ces nerfs ?
Si on les stimule, alors leur action sur l’organe sera amplifiée et si par contre on les sectionne
c'est-à-dire qu’on les coupe alors leur action sur l’organe sera supprimé et l’organe réagira
donc à l’inverse de la commande nerveuse qui était véhiculée par le nerf.
OU :
Comment s’y prend on pour mettre en évidence le rôle d’un nerf :
On le stimule= amplification de son action sur le coeur.
On le supprime=suppression de son action sur le cœur.
Activité individuelle notée , utilisation de regnerv.
Identifier le rôle des deux nerfs qui innervent le cœur.
Pour cela,
-annoter ce schéma.
-calculer les fréquences cardiaques dans les différentes conditions d’expérimentation qui
vous sont proposés dans le tableau, les calculs seront effectués sur 15 secondes, vous
convertirez vos résultats pour avoir une fréquence en minute.
-comparer les cardiaques obtenues dans les différentes situations expérimentales avec la
fréquence du cœur au repos et innervé normalement (70 battements /min).
-rédiger une phrase qui explique l’action du nerf sympathique et celle du nerf
parasympathique sur le cœur.
Fréquence en 15
Fréquence en une
Secondes
minute
Innervation normale
Section du parasympathique
Stimulation du
parasympathique
Stimulation de
l’orthosympathique
Témoin= conditions physiologiques= aucune section.
Section du nerf parasympathique= ↑ de la FC, donc le parasympathique ralentit le cœur.
Stimulation du parasympathique=↓ de la FC , donc ……………………………………….
Stimulation du nerf sympathique= ↑ de la FC donc le sympathique est cardio-accélérateur.
Le bulbe comporte 2 zones :
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1 accélère le cœur via un nerf sympathique (CNS), l’autre le ralentit via 1 nerf
parasympathique (CNPS).
Ils ont une action contraire=antagoniste, le CNS est cardio accélérateur, le CNPS est cardio
modérateur.
Comment expliquer qu’au repos, le cœur soit ralentit ?
Au repos, les 2 centres nerveux sont actifs, mais l’action du CCM est prédominante : le cœur
est ralenti.
BULBE
CCA
Nerf
sympathique
CN
CCM
Nerf
parasympathiq
ue
Cœur (fonctionnement
automatique/autonome.)
Nerfs
Effecteur
Schéma de la modulation du fonctionnement cardiaque
Insister sur la différence entre moduler une activité (cas du cœur qui peut battre sans
intervention du SN), et contrôler une activité (cas d’autres organes qui ne peuvent pas
fonctionner sans l’intervention du système nerveux).
A l’effort, on a vu que la fréquence cardiaque s’accélère, qu’est ce que cela implique par
rapport au fonctionnement des CCM et CCA ?
-Soit le CCM fonctionne moins
-Soit le CCA fonctionne plus et le CCM pareil
-Soit le CCA ………………………….. moins…
A l’effort, l’activité du CCA augmente alors que celle du CCM diminue : la fréquence
cardiaque augmente
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On a vu que les fonctions cardiaques et respiratoires étaient synchrones, ainsi les poumons
doivent être reliés par l’intermédiaire de nerfs à un centre nerveux.
II La respiration et son contrôle.
A.
Doc 1 : rappel du collège : quels sont les mécanismes qui ont lieu lors de la respiration ?
Combien de phases y a-t-il dans la respiration ?
Que se passe t il lors de ces 2 phases ?
Les muscles intercostaux et le diaphragme sont contractés lors de l’inspiration, la cage
thoracique s’élève alors et de l’air entre dans les poumons. Lors de l’expiration les muscles
intercostaux et le diaphragme se relâchent, la cage thoracique s’affaisse et l’air sort des
poumons.
Question : laquelle de ces deux phases est active ? Doc 2.
L’augmentation de la fréquence du message nerveux conduit par les nerfs respiratoires est à
l’origine d’une augmentation du volume d’air échangé ainsi que de la fréquence respiratoire
(dons du débit respiratoire).
Lors de l’effort, l’augmentation du débit respiratoire est donc liée à l’augmentation de
l’activité nerveuse du nerf respiratoire.
L’arrivée du message nerveux provoque la contraction des muscles respiratoires (muscles
intercostaux et diaphragme), ce qui provoque une augmentation du volume de la cage
thoracique. Les poumons sont solidaires de la cage thoracique grâce à la plèvre, ils se
chargent d’air, c’est l’inspiration. Cette phase est donc active.
En l’absence de message nerveux, les muscles se relâchent, c’est l’expiration, phase qui est
passive.
.Message nerveux → contraction des muscles respiratoires → inspiration.
On cherche à savoir quel centre nerveux contrôle la respiration. Doc 3.
Comment peut on faire pour situer précisément ce centre nerveux ?
On effectue des sections à différents niveaux des centres et voies nerveuses et on regarde si
les mouvements respiratoires sont affectés ou pas.
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Témoin : aucune section, frqce des mvt respiratoire sert de référence, de point de
comparaison.
Section A : absence de mvt respiratoire ; le CN est situé en dessus de la section.
SectionB :…………………………………………………………………………
Section C : mvt respiratoire identiques à ceux du témoin ; le CN est situé en dessous de la
section.
Conclusion : le CN qui contrôle la respiration se situe entre les sections C et B c'est-à-dire au
niveau du bulbe rachidien.
A partir des résultats expérimentaux, localiser le centre de contrôle de la respiration.
Il s’agit du bulbe rachidien.
Te : l’origine des messages est le bulbe rachidien : le bulbe commande les mouvements
respiratoires, il agit sur l’activité des nerfs innervant les muscles respiratoires.
Préciser le rôle du bulbe dans la commande des mouvements respiratoires.
Le bulbe envoie un message inspiratoire, l’arrêt de ce message nerveux entraîne l’expiration,
le centre nerveux est donc qualifié de centre inspiratoire.
Le bulbe envoie un message rythmique aux muscles inspiratoires, ce rythme varie en fonction
de l’activité de l’individu (repos ou effort).
Bilan : Schéma de synthèse : le contrôle nerveux de la respiration.
Cortex cérébral
Bulbe rachidien (centre inspiratoire)
Contraction des
muscles respiratoires.
Augmentation du volume de la cage thoracique.
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Inspiration
On a vu qu’il existe une commande nerveuse de la respiration, reste maintenant à savoir
comment respiration et activité cardiaque sont synchronisées doc A .
III Synchronisation des activités respiratoires et cardiaques
Doc : Décrire les variations de FC et du débit ventillatoire.
FC et QR varient en même temps et de la même façon (dans le même sens).
Il doit y avoir une coordination entre centre respiratoire et centres cardiaques bulbaires.
Trace :
Il existe 3 CN distincts, le CCM, le CCA et le centre inspiratoire, qui sont impliqués dans la
commande et le contrôle des fonctions cardiaques et respiratoires .Leur fonctionnement est
coordonné par un 4ème centre situé dans le bulbe rachidien.
Doc sur anticipation.
Décrire les variations de FC et du QV représentés sur ce document.
Réponse orale.
FC et FR augmentent avant l’effort.
Avant l’effort, FC et FR augmentent, il y a une anticipation des besoins liés à l’augmentation
de l’activité musculaire. Cette anticipation résulte de l’activité du cortex cérébral.
Le fonctionnement de l’activité de ces centres nerveux est modulé de façon coordonnée afin
de répondre aux besoins en O2 de l’organisme : c’est l’intégration.
Construction du schéma de synthèse.
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