Les adaptations à l`effort Les contenus des programmes Programme
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Conférence : Les adaptations à l’effort Aide à la préparation : les connaissances dans les programmes ; quelques épreuves orales d’admission relatives au thème Les contenus des programmes Programme de 5ème « En classe de 5ième, avec la double perspective d’une éducation à la santé et à l’environnement, des investigations, plus poussées qu’en classe de 6ème, conduisent à un premier niveau de compréhension des fonctions de nutrition chez l’homme... » Fonctionnement de l’organisme et besoin en énergie (20 heures) Objectifs scientifiques - relier besoin indispensable d’énergie et fonctionnement de l’organisme. - montrer que le fonctionnement et l’organisation des appareils digestif, respiratoire et circulatoire contribuent à approvisionner tous les organes en matériaux pouvant, grâce à des réactions biochimiques, libérer de l’énergie afin d’assurer le fonctionnement de l’organisme. - Montrer que le fonctionnement des poumons et des reins permet d’éliminer les déchets liés au fonctionnement de l’organisme. Les connaissances : - Les organes effectuent en permanence des échanges avec le sang ... - La consommation de nutriments et de dioxygène, le rejet de dioxyde de carbone par les organes varient selon leur activité... - Nutriments et dioxygène libèrent de l’énergie utilisable, entre autre, pour le fonctionnement des organes. - Le dioxygène (...) provient de l’air... L’air est conduit jusqu’aux alvéoles pulmonaires. Au niveau des alvéoles pulmonaires, le dioxygène de l’air passe dans le sang. - Les organes utilisent en permanence des nutriments qui proviennent de la digestion des aliments... - Les déchets produits lors de la réaction chimique entre le nutriments et le dioxygène passent dans le sang... - La circulation sanguine assure la continuité des échanges au niveau des organes... Le sang est mis en mouvement par le coeur... Le bon fonctionnement du système cardiovasculaire est favorisé par l’activité physique... Programme de 3ème Fonctionnement de l’organisme, activité des cellules et échanges avec le milieu (9h 30) - Le fonctionnement de l’organisme, ses échanges avec le milieu extérieur sont en relation avec l’activité de ses cellules. La digestion et l’absorption assurent l’approvisionnement en nutriments des cellules à partir des aliments. Au cours d’un ensemble de réactions chimiques, la cellule utilise des nutriments d’une part avec du dioxygène pour libérer de l’énergie, d’autre part pour produire de nouvelles molécules. - Le sang et la lymphe transportent les nutriments et le dioxygène nécessaires aux cellules et les déchets produits par leur activité. Les échanges avec les cellules se font par l’intermédiaire de la lymphe. Programme de Seconde I - L'organisme en fonctionnement (7 semaines) Cette partie du fonctions dans respiratoires du collège tels que pulmonaire. programme a pour objectif de sensibiliser les élèves à la notion d'intégration des l'organisme. Le support choisi est l'étude des variations des paramètres cardiocorps humain au cours de l'effort physique. Elle repose sur des acquis essentiels du le rôle des nutriments et du dioxygène, celui des échanges gazeux et de la ventilation Relations entre activité physique et paramètres physiologiques. L'augmentation de l'activité physique s'accompagne d'un accroissement de la consommation de dioxygène et de nutriments par les cellules musculaires. L'effort physique est associé à la variation de l'activité des systèmes circulatoire et respiratoire. Ne sont pas au programme : - Les divers nutriments autres que le glucose - Les conversions énergétiques. - Le quotient respiratoire, le métabolisme basal, la dette d'oxygène. - Les mécanismes de contraction de la cellule musculaire. Couplage entre l'activité cardio-respiratoire et l'apport de dioxygène aux muscles. La circulation du sang au sein des cavités cardiaques se fait dans un seul sens. La disposition en série de la circulation pulmonaire et de la circulation générale permet la recharge en dioxygène de l'ensemble du volume sanguin. L'apport préférentiel de dioxygène aux muscles en activité résulte de la disposition en parallèle de la circulation générale associée à une vasoconstriction variable. L'augmentation des débits cardiaque et ventilatoire permet d'apporter davantage de dioxygène aux muscles en activité. Ne sont pas au programme : - Les pressions intracardiaques. - Les mécanismes d'échange du dioxygène. - Les structures des vaisseaux. - Les mécanismes de la vasoconstriction. Intégration des fonctions dans l'organisme au cours de l'activité physique . Le fonctionnement automatique du coeur est modulé par le système nerveux. L'activité rythmique des muscles respiratoires est commandée parle système nerveux. Au cours de l'activité physique, cette modulation et cette commande sont modifiées, ce qui adapte l'organisme à l'effort. Ne sont pas au programme : - La structure du tissu nodal et les mécanismes de l'automatisme cardiaque. - Le codage du système nerveux. - Les structures de transmission et les mécanismes d'action des neuro-médiateurs. - Les réseaux neuroniques. Travaux pratiques envisageables - Activité physique : Mesure de la consommation de dioxygène, de la fréquence cardiaque et du débit ventilatoire. - Dissection du coeur : Observation des cavités cardiaques, des valvules et des vaisseaux afférents et efférents. - Mécanismes assurant la variation de l'apport de dioxygène aux muscles en activité : Etude des variations du débit cardiaque, de la distribution du sang entre les organes et de la teneur en dioxygène du sang artériel et du sang veineux. - Automatisme cardiaque : Observation des battements cardiaques dans divers organismes animaux ; extension vidéo (fonctionnement autonome du coeur isolé dans le cadre de la transplantation cardiaque humaine). - Implication du système nerveux dans le contrôle des rythmes cardio-respiratoires : Analyse de données expérimentales sur les conséquences des sections et des stimulations des nerfs. Programme des Classes Préparatoires BCPST Partie 3 - Intégration d'une fonction à l'échelle de l'organisme Cette partie permet d'aborder l'idée d'intégration d'une fonction -la fonction circulatoire-, à l'échelle de l'organisme. Elle conduit aussi à construire l'idée de régulation. L'exemple retenu est celui de l'intégration de la circulation systémique au fonctionnement des cellules et des organes, chez l'Homme. Appuyée sur les notions de base relatives aux corrélations entre cellules, et prenant pour cadre le muscle squelettique, cette étude permet aussi d'établir une cohérence avec d'autres chapitres du programme. 3. Intégration de la circulation sanguine au fonctionnement des organes 3.1 Le transport des gaz respiratoires par le sang L'étude du transport des gaz respiratoires est reliée aux connaissances développées dans les chapitres concernant les protéines et la respiration chez les animaux. Les effets du transport des gaz respiratoires sur le pH sanguin sont hors programme. 3.2 La pompe cardiaque et la mise en circulation du sang. Contrôle de l'activité cardiaque et débit sanguin Les activités mécanique et électrique cardiaques sont étudiées, mais les méthodes d'exploration fonctionnelles du coeur et du circuit sanguin ne sont pas au programme. Les phénomènes sont étudiés aux différentes échelles. 3.3 La distribution du sang au muscle et son contrôle Circuit sanguin, organisation fonctionnelle des segments vasculaires (artères, artérioles, capillaires, veines), échanges capillaires, vasomotricité. 3.4 Intégration de la perfusion du muscle à l'échelle de l'organisme Il s'agit de traiter de l'adaptation de la fonction circulatoire à la perfusion des organes. On évoque à ce propos la redistribution des masses sanguines lors d'un exercice physique et d'une période postprandiale. Les conséquences sur la pression artérielle sont envisagées à l 'échelle de l'organisme dans le cadre d'une régulation à court terme liée à la situation physiologique. Travaux Pratiques La diversité des types cellulaires animaux: histologie des Mammifères. Ces études sont conduites en relation avec les parties de cours concernant la diversité du Vivant abordée à l'échelle cellulaire et à l'échelle de l'organisme. On se fonde sur l'observation de préparations microscopiques de : peau, intestin grêle, pancréas, vaisseaux sanguins, frottis sanguin, poumon, tissus musculaires striés squelettique et cardiaque, tissu musculaire lisse, tissu nerveux (coupe transversale de nerf, fibres en vue longitudinale, coupe de moelle épinière), ovaire et testicule. Quelques épreuves orales d’admission au concours Leçons Fonctionnement de l’appareil circulatoire au cours de l’effort (2nde) L’activité cardiaque et son contrôle nerveux (2nde) La circulation du sang (5ème) Le sang, un intermédiaire entre le milieu extérieur et les cellules (3ème) Les échanges respiratoires (5ème) Travaux Pratiques Le coeur et son activité (2nde) Réponses de l’organisme à un effort musculaire (2nde) Les principales directions des programmes et des épreuves - Le contrôle du débit cardiaque ; neurotransmetteurs, centres... Le contrôle respiratoire Les facteurs déterminant la perfusion des organes ; relations avec les structures anatomiques et histologiques ; caractères hémodynamiques du circuit sanguin. L’adaptation à l’effort musculaire : modifications de la distribution... La situation post-prandiale
