Chapitre 3: L`organisme en fonctionnement Leçon 1: Relations entre

Chapitre 3: L’organisme en fonctionnement
Leçon 1: Relations entre activité physique et paramètres physiologiques
L’effort physique s’accompagne de modifications physiologiques.
Introduction (rappels collège).
photo: un athlète en action.
L’augmentation de l’activité physique s’accompagne d’une augmentation de la consommation de
nutriments et de dioxygène par les cellules musculaires.
I. Les besoins des cellules musculaires en nutriments (exemple: le glucose).
diapo: conso en glucose lors d’un effort.
Activité:
Objectif Cognitif: Il existe des réserves de glucose (le glycogène) qui permet un apport constant de
nutriments aux cellules (glycémie constante) alors que les prises alimentaires sont irrégulières.
Objectif Méthodo: - R3 (formuler un problème)
- R4 (formuler une hypothèse)
- R5 (prévoir les CsqV)
Le glucose, nécessaire à l’activité des cellules, provient de la digestion des aliments.
Les besoins cellulaires en glucose sont constants: à chaque instant elles ont besoin d’énergie. En
effet la teneur du sang en glucose (= la glycémie) est constante tout au long de la journée, elle est de
1g par litre.
Or nous ne mangeons pas tout le temps: les apports alimentaires en glucose sont irréguliers.
De plus, il est possible de survivre plusieurs jours sans manger.
--> Formuler le problème relatif aux données du texte.
Pb: Comment expliquer que les besoins en nutriments des cellules soient constants alors que les
apport sont irréguliers?
--> Formuler une ou plusieurs hypothèses relatives au problème posé.
H: Nous pouvons supposer qu’il existe des réserves de glucose dans l’organisme.
Q: à quel endroit pourraient-être ces réserves?
Ces réserves de glucose pourraient être au niveau des muscles.
--> Q: Comment pourrait-on le vérifier?
Csq V: Si cela est vrai alors les cellules musculaires doivent présenter des aspects différents au
repos (réserve maximale) et lors de l’effort (la réserve est utilisée).
On est donc allé voir l’aspect des cellules avant et après un effort physique.
On a coloré en rouge une molécule contenue dans ces cellules.
*Photo: Cellules d’un muscle au repos et après un effort physique (p92 HATIER).
• Comparer les 2 images prises en microscopie optique.
• Répondre au problème posé.

Les cellules musculaires après un effort physique sont plus claires qu’avant un effort. La molécule
colorée disparaît donc après un effort physique. Cette molécule peut donc être une réserve de
glucose contenue dans le muscle, que celui-ci utilise au cours d’un effort physique.
Cette molécule de réserve de glucose dans les cellules est le GLYCOGENE.
--> Il existe des réserves en sucres dans les cellules musculaires ce qui permet d’assurer les besoins
accrus en glucose lors d’une activité physique.
diapo: réserves en glycogène.
II. Les besoins des cellules musculaires en oxygène.
Les cellules musculaires lors d’un effort physique ont un besoin accru en O2.
Or il n’existe pas de réserves en O2.
( en effet, on peut s’arrêter de manger pendant plusieurs jours, on ne peut pas arrêter de respirer
plus de qq minutes... )
Pb: Comment expliquer la satisfaction des besoins en O2 lors d’un effort physique alors qu’il
n’existe pas, contrairement aux nutriments, de réserves en O dans l’organisme?
H:
Il faut prélever davantage de O2 dans l’environnement. ==> modification du système respiratoire
POUR CELA:
. Lors d’un effort, on respire plus vite --> fréquence respiratoire
. et plus fort --> volume courant
rq: le volume courant est le volume de gaz inspiré puis expiré au cours de chaque cycle ventilatoire
(succession d’un mouvement d’inspiration et d’un mouvement
d’expiration).
, ainsi plus d’O entre dans l’organisme et pourra être acheminé
aux cellules.
=> augmentation du débit ventilatoire
. Le coeur bat plus vite --> fréquence cardiaque
Nous allons d’abord étudié les modifications de l’appareil
respiratoire, puis celles de l’appareil cardiaque.
A- Modifications de l’appareil respiratoire
CsqV: Si cela est vrai alors:
- on doit pouvoir constater une augmentation du rythme respiratoire et du volume courant (=
quantité d’air) chez un individu qui passe du repos à l’effort.
- on doit pouvoir constater une augmentation de la consommation en O (par les cellules
musculaires) entre le repos et l’effort.
Pour cela: utilisation d’un logiciel Exao qui mesure:
- le volume d’air courant (en Litres)
- la consommation d’oxygène
Nous allons pouvoir calculer:
- la fréquence respiratoire (FR) = nombre de mouvements respiratoires / min
La fréquence respiratoire donne une indication sur le rythme respiratoire.
- le Débit Ventilatoire ( en L/min) = FR x Vol d’air
TP: mesure des paramètres respiratoires à l’aide d’un logiciel Exao.
Objectifs Méthodo: Réaliser une manipulation assistée par ordinateur, maîtriser l’outil
informatique
modif de l’appareil respiratoire
modif de l’appareil cardiaque

Saisir des informations à partir d’un graphe
Mettre en relation des données pour expliquer
Objectifs Cognitifs: L’effort physique est associé à la variation de l’activité du système respiratoire
--> “Lors d’un effort physique, c’est l’augmentation du débit ventilatoire qui assure la satisfaction
des besoins en O2 des cellules”.
L’augmentation du débit ventilatoire permet d’apporter davantage de O2 aux
muscles en activité.
On cherche à savoir si lors d’un effort physique: le rythme, le volume respiratoire et la
consommation d’oxygène augmentent.
Objectifs: . Mesurer: - le Volume d’air courant (en Litres)
- la Consommation d’oxygène
. Calculer: - la Fréquence Respiratoire (FR) en mvt/min
FR = Nombre de mouvements respiratoires pendant une minute
- le Débit Ventilatoire (D) en L/min
D = FR x Volume d’air
1) Ouvrir le logiciel
- Ouvrir “visuel”
- Sélectionner “ouvrir un thème”
- dans “SVT Lycée”, Cliquer sur “Métabolisme Humain”
- Sélectionner “Consommation de dioxygène en fonction d’un effort (cellule volumétrique
GTS/GTI) “
- Cliquer sur “Ouvrir le thème”
- Cliquer sur “Poursuivre”
- à nouveau, Cliquer sur “Poursuivre”
- Fermer la fenêtre “Rapport-nouveau.rpt”
- Agrandir la fenêtre “Graphe d'acquisition 1”
2) Phase de mesures
- Positionner un embout PERSONNEL à l’extrémité du montage-tuyau
- L’élève commence à respirer : IL FAUT INSPIRER PAR LE NEZ ET SOUFFLER PAR LA
BOUCHE !!! sans regarder l’écran d’ordinateur...
- pour lancer la mesure Cliquer sur l’icône lecture (rouge)
Les mesures se font en 3 phases: - 60 s au repos
- phase de flexions entre “début” et “fin”
- - retour au repos
3) Exploitation des résultats:
Compléter le tableau à partir de vos résultats affichés à l’écran:
REPOS
ACTIVITE
Volume d’air courant (L)
Fréquence Respiratoire (mvt respi / min)
Débit Ventilatoire (L/min)
Pente de la courbe de consommation d’Oxygène

Décrire les variations du rythme et volume respiratoire, et de la consommation en oxygène lors
d’un effort physique.
Répondre au problème posé.
Lors d’un effort physique le volume d’air et la fréquence respiratoire augmentent, ce qui entraîne
l’augmentation du débit ventilatoire, et la consommation en O augmente.
Lors d’un effort physique, les besoins accrus en O sont assurés par une augmentation du débit
ventilatoire, c’est à dire de la fréquence respiratoire et du volume d’air courant. Ceci permet de
prélever davantage de dioxygène dans l’environnement.
Grâce à l’augmentation du débit ventilatoire, l’organisme récupère dans l’environnement plus d’O.
Il s’agit maintenant d’envoyer ce plus d’O vers les cellules musculaires.
vous avez dit “le coeur bat plus vite”, il s’agit donc de modifications de l’appareil circulatoire.
B- Modifications de l’appareil cardiaque
Objectif Cognitif: l’augmentation du débit cardiaque (FC x VES) permet d’apporter davantage de
O2 aux muscles en activité.
les H:
H1: le coeur bat plus vite.
ou
H2: le sang transporte plus d’O
(? H3: le cœur est plus efficace à chaque contraction et envoie un volume plus important de sang
dans la circulation).
1° H1: le coeur bat plus vite?
rappel sur le lien sang-muscle (cellule).
livre p 115 et 116
--> Les muscles sont approvisionnés en nutriments et en O par le sang qui circule dans des
vaisseaux.
Les vaisseaux avant le muscle sont appelés: artère
les vaisseaux après le muscle sont des veines.
Les artères se divisent en vaisseaux très petits: les capillaires qui entrent en contact étroit avec les
cellules musculaires et qui les approvisionnent en O par exemple.
Les capillaires se rejoignent ensuite en vaisseaux plus gros: les veines, qui retournent vers le coeur.
Q: Qu’est ce qui se passe si le coeur bat plus vite?
Si le coeur bat plus vite alors le sang circule plus vite et ceci permet de transporter plus rapidement
l’O aux cellules musculaires.
Q: ok on suppose que le coeur bat plus vite. Comment le vérifier?
CsqV: si cela est vrai alors on doit pouvoir constater une augmentation du rythme cardiaque =
fréquence cardiaque chez un individu qui passe du repos à l’effort.
TP:
Objectif méthodo: suivre un protocole expérimental
tracer un graphique
Objectif cognitif: la fréquence cardiaque augmente lors d’un effort physique.
Mesure de la fréquence cardiaque

graphe: FC en fonction de l’effort physique.
bilan:
La FC augmente quand on passe du repos à l’activité, donc le sang circule plus vite.
Ceci permet d’augmenter la vitesse de distribution de l’O aux cellules musculaires.
2° H2: le sang transporte plus d’O
CsqV: Si cela est vrai alors on doit pouvoir constater une augmentation de la concentration en O
dans le sang artériel au cours d’un effort physique par rapport au repos.
Activité: La teneur du sang en dioxygène.
Objectif méthodo: Tester une hypothèse (saisir les données des résultats obtenus, comparer les
résultats obtenus avec ceux prévus, éprouver l’hypothèse).
Objectif cognitif: la teneur du sang artériel en dioxygène ne varie pas quand on passe du repos à
une activité physique.
Décrire le document.
Eprouver l’Hypothèse.
Activité:
schéma: la concentration en O2 (en mL/L) dans le sang artériel et veineux avant et après une
activité physique.
- avant effort: CA= 200, CV=150
Question:
Prévoir, à partir de vos connaissances, les variations de CA et de CV pendant une activité
physique?
Pour cela se rappeler de la variation du Débit Respiratoire et des ses conséquences et des besoins
musculaires en O au cours d’une activité physique.
Résultats attendus:
--> CA doit augmenter car l’apport en O2 dans l’organisme augmente en réponse à l’augmentation
du DR
--> CV doit diminuer car le prélèvement de l’O par les muscles augmente.