- enseignement Catholique
publicité
HPT Formation scientifique UAA3 – Partie II AUTEURS : Brigitte Janssens, Pascale Papleux 15 mars 2015 Fiche d’investigation 5 Les cellules responsables de la communication nerveuse Au travers de cette démarche d’investigation, les compétences rencontrées seront : « Sur base d’une démarche d’investigation, montrer que certaines cellules sont spécialisées pour assurer des fonctions spécifiques, en prenant l’exemple de la vision. » « Sur base d’une démarche d’investigation, écrire l’action de certaines substances sur le système nerveux en vue d’expliquer leurs effets sur la santé. » Contexte : Les stimuli provenant de notre environnement sont reçus par les organes sensoriels. Certains stimuli provoquent, en réponse, un mouvement des organes effecteurs. Il est donc nécessaire qu’une communication s’établisse entre les différents organes. Le cerveau, comme l’œil, ou n’importe quel autre organe du système nerveux est formé de cellules. Comment les cellules contribuent-elles à la transmission des messages nerveux jusqu’au cerveau ? Et du cerveau jusqu’aux organes effecteurs que sont les muscles ? Développement attendu principalement visé Légender un schéma des différentes parties de l’œil humain (C3). L’élève légende un schéma de l’œil présenté en coupe sagittale. Légender et expliciter un schéma de la communication nerveuse depuis l’œil jusqu’à un organe effecteur (C4). L’élève légende un schéma illustrant la communication nerveuse depuis l’œil jusqu’à un organe effecteur. Il énonce chacune des étapes de la communication nerveuse. À partir d’un document simple, identifier l’effet d’une substance sur le système nerveux et son impact sur la santé (T3). D’un document, l’élève extrait les informations suivantes : effet d’une substance sur le système nerveux et impact de cette substance sur la santé. Légender et commenter un schéma de la communication nerveuse depuis un organe sensoriel (autre que l’œil) jusqu’à un organe effecteur (T4). (P) L’élève ne peut être évalué sur cette activité. (TQ) L’élève légende un schéma illustrant la communication nerveuse depuis un organe sensoriel jusqu’à un organe effecteur. Il énonce, chacune des étapes de la communication nerveuse. HPT UAA3 FI5 150425 1 Problèmatisation Le professeur demande aux élèves de découvrir la structure de l’œil (des mammifères). Les élèves émettent plusieurs hypothèses sur l’œil : - L’œil est rond et voit les objets. - S’il n’y a pas de lumière, on n’y voit rien et donc la lumière est indispensable pour que nos yeux voient. - Suivant l’endroit où on se trouve, on ne voit pas la même chose... - … Recueil et traitement des informations (cœur de la démarche d’investigation) Le professeur demande aux élèves de réaliser la dissection d’un œil de veau (voir fiche FE9). Les élèves constatent que a) L’œil est un organe des sens constitué de nombreuses parties très différentes. b) L’œil est donc constitué de cellules très différentes. Le professeur précise, par exemple que : - Le cristallin est constitué de cellules transparentes car complètement dépourvues d’organites cellulaires et de noyau. Ces cellules ne peuvent donc plus se multiplier et peuvent vivre plus de 100 ans. Le cristallin doit laisser passer les rayons lumineux, sans en modifier la couleur ou l’intensité. En se déformant il est capable de mettre au point les images qui se forment sur la rétine (préparation microscopique de cellules du cristallin : http://www.svt.ac-versailles.fr/spip.php?article582). - La rétine est constituée de cellules sensibles à la lumière et capable de transformer un signal lumineux en un message nerveux. La rétine est constituée de nombreuses cellules nerveuses, dont deux types de cellules en particulier : les cônes qui sont sensibles à la vision des couleurs (bleuvert-rouge) et les bâtonnets qui sont sensibles à la vision en noir et blanc et aux nuances de gris. Questionnement possible des élèves pour poursuivre l’investigation : - Les cellules nerveuses sont-elles différentes des autres cellules ? Le professeur demande d’analyser la fiche FA14, qui concerne l’observation de cellules du cerveau (substance grise et substance blanche) au microscope optique. Les élèves constatent que : a) La substance grise est constituée d’un réseau de cellules connectées entre elles ; b) Les cellules nerveuses ont un aspect très particulier : on distingue le noyau, la membrane cytoplasmique (comme dans toutes les cellules déjà observées précédemment) et d’importants prolongements et étirements de la membrane cytoplasmique (fibres nerveuses) ; c) La substance blanche (tout comme les nerfs) est constituée principalement des prolongements de la membrane cytoplasmique (fibres nerveuses). Questionnement possible des élèves pour poursuivre l’investigation : - Pourquoi les cellules nerveuses ont de si longs prolongements ? A quoi cela sert-il ? Le professeur demande alors aux élèves de réaliser la fiche FA15. Les élèves constatent que : a) La communication nerveuse est assurée par des milliards de cellules nerveuses ; b) Ces cellules sont en relation les unes avec les autres en formant un réseau complexe ; HPT UAA3 FI5 150425 2 c) Les cellules nerveuses transmettent l’information nerveuse grâce aux prolongements de la membrane cytoplasmique ; d) Le message nerveux circule dans un sens bien déterminé. Le professeur demande alors aux élèves de visualiser la vidéo sur l’œil (http://www.reseau-canope.fr/corpus/) et d’analyser le document de la fiche FA16. Les élèves découvrent que la transmission du message nerveux d’un neurone à l’autre s’effectue par la libération de messagers chimiques (les neurotransmetteurs) au niveau de la synapse. Le professeur précise que la synapse est un endroit très fragile du système nerveux et que de nombreuses substances (comme l’alcool, les médicaments, les drogues…) en intervenant à cet endroit, peuvent modifier la communication nerveuse et ainsi altérer le fonctionnement du système nerveux. Questionnement possible des élèves pour poursuivre l’investigation : - Comment se déroule la communication nerveuse suite à la prise de certaines drogues ? Le professeur demande alors aux élèves d’analyser la fiche FA17. Les élèves constatent que a) Le fonctionnement du système nerveux peut-être altéré par la consommation d’alcool, de certains médicaments ou de drogues ; b) Ces substances modifient la transmission des messages nerveux, d’où une perturbation de la perception de l’environnement et de la commande des mouvements. Communication Le professeur réalise une synthèse écrite avec ses élèves et/ou un document visuel : L’œil est un organe des sens qui permet la vision, c’est-à-dire qui permet de voir le monde qui nous entoure grâce à la lumière visible. L’œil est un organe complexe qui est composé de plusieurs structures, chaque structure ayant des cellules spécialisées et donc des formes propres. Les structures les plus importantes de l’œil sont : o Le cristallin, constitué de cellules transparentes ; il peut se déformer pour former une image nette sur la rétine. o La pupille, trou situé au milieu de l’iris (l’iris étant la partie colorée de l’œil), qui permet de réguler l’intensité de lumière entrant dans l’œil, comme le diaphragme d’un appareil photographique. o La rétine, la partie sensible à la lumière, est située au fond de l’œil. Elle reçoit la lumière qui est passée par la pupille et le cristallin. Elle est constituée de cellules spécialisées de deux sortes : les cônes qui sont sensibles à la vision des couleurs et les bâtonnets qui sont sensibles à la vision des nuances de gris, allant du blanc au noir. La rétine transforme l’image perçue en signaux nerveux. o Le nerf optique est constitué de fibres nerveuses qui transporte les signaux nerveux depuis l’œil jusqu’au cerveau qui traitera l’information pour élaborer une réponse adéquate. o Les paupières sont des plaques de peau mobiles se rabattant sur les yeux, les protégeant des agressions externes. Les cellules nerveuses ou neurones, comme toutes les cellules déjà vues, sont constituées d’une membrane cytoplasmique, de cytoplasme et d’un noyau. Comme le rôle des neurones est de transmettre une information (le message nerveux) entre différents organes, ils se caractérisent par de longs prolongement de la membrane cytoplasmique. Les nerfs sont constitués de plusieurs de ces prolongements. HPT UAA3 FI5 150425 3 L’ensemble des neurones (des milliards de cellules) forment un réseau complexe qui relie les organes sensoriels aux organes effecteurs, en passant notamment par le cerveau. Le message nerveux passe d’un neurone à l’autre grâce à des synapses se situant aux extrémités des prolongements des membranes cytoplasmiques, qui libèrent des neurotransmetteurs. De nombreuses substances (alcool, drogues, somnifères…) modifient notre comportement et notre état de conscience en allant agir au niveau de ces synapses, ce qui perturbe le message nerveux et donc le fonctionnement du système nerveux. Bibliographie Site sur le cerveau : Le cerveau à tous les niveaux http://lecerveau.mcgill.ca/ (page consultée le 06/03/2015) De l’œil au cerveau http://raymond.rodriguez1.free.fr/Textes/es21.htm (page consultée le 06/03/2015) HPT UAA3 FI5 150425 4
