Contrôle nerveux de l`activité respiratoire.

TP n°5 – Contrôle nerveux du fonctionnement cardiaque.
Activité 1 : Formulation d’une hypothèse.
Document sur des individus ayant subi une transplantation cardiaque (document n°1 en annexe)
Lors d’une transplantation cardiaque, seules les voies sanguines entre le cœur greffé et le receveur sont rétablies ;
les voies nerveuses ne sont pas rétablies.
a - Comparez les fréquences cardiaques, au repos, des cœurs en situation physiologique normale et des cœurs
transplantés. Conclusion ?
b- Comparez les variations des fréquences cardiaques, lors de l’exercice physique, chez des sujets greffés et
non greffés. Conclusion ?
c - A partir des données précédentes, rédigez une hypothèse sur le fonctionnement du cœur et le contrôle du
rythme cardiaque.
Activité 2 : Modulation du fonctionnement cardiaque par le système nerveux : rôle des nerfs.
A – Document n°2 et schéma polycopié :
B - Document n°3:
 Réalisez un tableau des variations, positives ou
négatives, de la fréquence cardiaque par rapport
à la situation de repos.
 Déduisez le rôle de chaque nerf sur l’activité
cardiaque au repos.
 Proposez une hypothèse pour expliquer
comment l’innervation cardiaque adapte le cœur
à l’effort.
 Précisez
quel
nerf
a
une
action
prépondérante au repos et à l’effort pour valider
l’hypothèse précédente.
Encéphale
Bulbe rachidien
Centre cardio-modérateur
Centre cardio-accélérateur
Nerf parasympathique
Nerf sympathique
Moelle épinière
 Indiquez les effets respectifs de la stimulation
des nerfs parasympathique (=pneumogastrique)
et sympathique.
 Déduisez le rôle de ces nerfs sur le
fonctionnement cardiaque.
Hémisphère cérébral
C - Complétez le schéma polycopié de signes +
(stimulation) et - (inhibition) selon les actions
nerveuses exercées.
D-
Document n°4 : Indiquez la modification
observée durant la période d’anticipation, puis
proposez une hypothèse explicative de cette
modification.
Messages nerveux
Schéma simplifié de l’innervation du cœur (vue de profil)
Activité 3 : Localisation et rôle des centres nerveux impliqués dans ce contrôle.
A l’aide du schéma polycopié précédent (activité 2 - C) et des données du livre document 4 p. 131, indiquez les
noms et rôles des zones A et B.
En conclusion : Réalisez un schéma fonctionnel du contrôle nerveux du fonctionnement cardiaque au repos et
lors de l’activité physique : livre p 131, question 4.
LE CONTRÔLE DE LA FONCTION CARDIAQUE
Document 1
Mesures de la fréquence cardiaque chez 14 sujets, dont 7 ont subi une transplantation cardiaque.
Fréquence cardiaque
(battements / min)
Fréquence cardiaque
(battements / min)
110
110







80

80











50









50
Au
repos
Au
repos
Après activité
musculaire
Sujets non greffés
Après activité
musculaire
Sujets greffés
Document 2
Document 2A
Document 2B
5s
début
excitation
fin
Effet de la stimulation électrique du nerf parasympathique
sur l’amplitude et la fréquence des battements cardiaques
fin
excitation
début
Effet de la stimulation électrique du nerf sympathique
sur l’amplitude et la fréquence des battements cardiaques
Effet du blocage de certains nerfs sur la fréquence cardiaque, au repos et à l’effort
Document 3
Fréquence cardiaque
(FC) sans blocage
FC avec blocage
sympathique
FC avec blocage
parasympathique
FC avec blocage
sympathique et
parasympathique
Repos
49
44
90
89
Exercice 1 (faible)
65
54
91
89
Exercice 2 (moyen)
77
66
94
90
Activité
Evolution de la fréquence cardiaque d’un sprinter avant et pendant la course
Document 4
Fréquence cardiaque (batt.min-1)
190



170
150
130

Juste avant le départ d’une course, le coureur, immobile
dans les starting-blocks, se concentre sur les ordres du
starter et se prépare mentalement à la course.
Cette période, juste avant le départ, est une période
d’anticipation de la course.
110
90
70

50
Repos
50 80
Départ
160 200
300
400
Distance (m)
TP n°6 – L’organisme en fonctionnement
Contrôle nerveux de l’activité respiratoire.
Lors de l’exercice physique, les débits cardiaque et ventilatoire augmentent simultanément pour répondre aux
besoins en O2 des muscles en activité.
Comment les mouvements respiratoires permettent-ils la recharge du sang en O2 au niveau des poumons ?
Comment l’activité respiratoire est-elle contrôlée pendant l’effort ?
Activité 1. Les organes actifs des mouvements respiratoires. Document 1 en annexe.
1 – Un muscle contracté est plus court qu’un muscle relâché. Mesurez les longueurs des différents muscles du
document 1 lors de l’inspiration et de l’expiration, puis indiquez à quel moment ces différents muscles sont
contractés.
2 – D’après la réponse à la question 1, l’inspiration est-elle un phénomène actif (qui nécessite de l’énergie) ou
passif ? Même question pour l’expiration.
3 - Indiquez la nature et le rôle des organes actifs du mouvement respiratoire.
Activité 2. Contrôle nerveux de l’activité respiratoire, au repos et lors de l’exercice physique.
Document 2A,B en annexe.
1 - Document 2 A, B :
 Indiquez une chronologie entre les messages nerveux enregistrés et les phases d’inspiration et d’expiration.
 Comparez les électroneurogrammes A et B.
 Formulez une hypothèse sur la commande des muscles respiratoires et le contrôle de la respiration lors de
l’effort.
Localisation de la section
Conséquence de la
section
au niveau des nerfs rachidiens
phréniques et intercostaux
Arrêt des mouvements
respiratoires
section de la moelle épinière
au-dessous du bulbe rachidien
Arrêt des mouvements
respiratoires
section de l’axe nerveux audessus du bulbe rachidien
Maintien de la rythmicité des
mouvements respiratoires
cerveau
2 - Le tableau suivant indique les conséquences de sections accidentelles de nerfs et de certaines zones du
système nerveux central sur la respiration :
cervelet
bulbe
Centre respiratoire
rachidien
Nerf
intercostal
Déduisez de ces observations l’origine des messages nerveux
véhiculés par les nerfs vers les muscles respiratoires.
Moelle
épinière
Situez ces sections sur le document ci-contre :
Muscles
intercostaux
Nerf
phrénique
diaphragme
3 - Validez l’hypothèse de la question 1 : expliquez comment le système nerveux commande l’inspiration et
l’expiration au repos, comment le centre respiratoire modifie l’activité respiratoire lors de l’effort.
4 - Document 3 p. 135 : expliquez comment le fonctionnement du centre nerveux respiratoire peut lui-même être
modifié.
En conclusion des TP 5 et TP 6 : rédigez une conclusion sur les capacités d’adaptation de l’organisme à
l’effort et définissez « intégration ». Réalisez un schéma fonctionnel de l’intégration des fonctions cardiaque et
respiratoire.
LE CONTROLE NERVEUX DE L’ACTIVITE RESPIRATOIRE
Document 1 - Le rôle des muscles respiratoires.
L’augmentation de volume à l’inspiration permet l’entrée d’air.
A l’inverse, le retour du thorax à ses dimensions de repos au moment de l’expiration expulse l’air en dehors des
poumons.
Entrée d’air
Sortie d’air
Muscle élévateur
des côtes
Muscle élévateur
des côtes
Muscles
intercostaux
Muscles
intercostaux
Diaphragme
(muscle)
diaphragme
Inspiration
Expiration
Document 2- electroneurogrammes
Mode d’enregistrement : Grâce à un dispositif de spirométrie, on enregistre le volume ventilé.
Simultanément, des électrodes d’enregistrement sont placées sous l’un des nerfs respiratoires.
Le passage d’un message nerveux s’accompagne de signaux représentés sur un graphique par des traits
verticaux : on obtient un électroneurogramme
A : enregistrement au repos
B : enregistrement au cours
d’une activité physique de
puissance moyenne
0,5 L
0
Volume ventilé
Volume ventilé
Electroneurogramme
Electroneurogramme
5 secondes