- enseignement Catholique

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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.
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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 ;
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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.
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 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)
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