Rappels des cours de Cinquième

Respiration et occupation des milieux de vie
1) RAPPELS DE L’ECOLE PRIMAIRE :
Bilan sur les notions d’air, de gaz, de dioxygène et de dioxyde de carbone :
- Le gaz est un état de la matière donc il peut changer d’état.
- L’air est de la matière ; on ne sait pas, quand on se déplace, qu’on est dans l’air, sauf s’il y a du vent.
Pour prouver que l’air est de la matière, on a pesé un ballon gonflé puis un ballon dégonflé et on a ainsi
démontré que l’air a une masse ; on a aussi montré qu’il est transvasable.
- Les trois états de l’eau : la vapeur d’eau est un gaz car des bulles sont visibles lors de l’ébullition.
- L’air est considéré comme un milieu de vie.
- Le dioxygène et le dioxyde de carbone participent à la fonction commune des êtres vivants qu’est la
respiration.
RAPPELS DE SIXIEME :
- On a appris à employer les termes de dioxygène et de dioxyde de carbone.
- Les végétaux chlorophylliens produisent de la matière à partir d’une autre matière, le dioxyde de
carbone, qui est de la matière minérale.
RAPPELS DE PHYSIQUE ET DE CHIMIE EN CINQUIEME :
- Les gaz étudiés :
1) le dioxyde de carbone : récupération, solubilité, dégazage ; caractérisation avec l’eau de chaux.
2) la vapeur d’eau. 3) le dioxygène.
- L’eau est un solvant, du dioxygène et du dioxyde de carbone entre autres.
- Pas de symboles ni de réactions chimiques.
La respiration consiste pour les animaux et les végétaux à :
- absorber du dioxygène et
- rejeter du dioxyde de carbone,
dans leur milieu de respiration, qui peut être l’air ou l’eau.
Il peut être différent du milieu de vie, comme par exemple le dauphin, qui vit dans l’eau mais
respire dans l’air.
2) Les animaux peuvent réaliser les échanges gazeux respiratoires entre leur organisme et leur
milieu de respiration par des organes respiratoires, qui sont :
- des poumons ou des trachées pour les animaux dont le milieu de respiration est l’air,
- des branchies pour les animaux dont le milieu de respiration est l’eau.
POUR EN SAVOIR PLUS : schématisation des échanges gazeux respiratoires au niveau des organes
respiratoires (remarque : il faut remplacer « oxygène » par « dioxygène ») :
Ces organes respiratoires variés leur permettent d'occuper des milieux différents.
3) La température et l’agitation de l’eau influent sur son oxygénation, ainsi que la présence de
végétaux chlorophylliens. Ces facteurs influencent la respiration des animaux aquatiques, donc
leur répartition.
4) - On observe que plus les rejets de nitrates (utilisés surtout dans l’agriculture) et de phosphates
(utilisés surtout dans industrie) sont importants, plus les végétaux aquatiques se développent en
surface. Ceux qui sont en profondeur manquent de lumière donc ne produisent plus de
dioxygène. On déduit que les animaux qui vivent dans les zones polluées manquent de dioxygène
et ne peuvent plus y vivre ; donc l’Homme, en modifiant les conditions de respiration d’un
milieu, modifie son peuplement, la diversité des espèces, c’est à dire la biodiversité. Il peut la
détruire.
- On observe que des efforts sont faits pour fabriquer des produits sans polluants pour éviter le
rejet d’eau chaude dans les cours d’eau, pour utiliser des êtres vivants capables de capter la
pollution et pour réduire l’usage des polluants en agriculture. On déduit que si on ne fait rien, ces
polluants se retrouvent dans les rivières, puis les fleuves, puis les océans et se répandent partout
sur le globe ; ils intoxiquent alors les êtres vivants et nuisent à la biodiversité. L’Homme en
limitant les rejets de produits toxiques protège la biodiversité.
- Les activités humaines (agriculture, industries) modifient la teneur en dioxygène de nombreux
milieux de vie ; la répartition des êtres vivants est donc modifiée et la biodiversité est menacée.
L’Homme doit donc changer ses habitudes pour la préserver.
Fonctionnement de l’organisme et besoins en énergie
I – L'organisme au cours d'une activité physique.
Au cours d'une activité physique, on observe des modifications au niveau de l’organisme : la
température, ainsi que les rythmes cardiaque et respiratoire, augmentent.
II - Le fonctionnement des organes (ex : le muscle).
- Les muscles, comme tous les organes du corps, sont parcourus par de nombreux vaisseaux
sanguins, donc ils réalisent des échanges avec le sang.
- Les organes prélèvent en permanence dans le sang du dioxygène et des nutriments, dont le
glucose, et ils y rejettent des déchets, dont le dioxyde de carbone, même au repos.
- Plus l’exercice physique est important, plus le débit du sang dans les vaisseaux augmente, donc
plus ces échanges sont importants.
- La peau fonctionne aussi plus en cours d’exercice physique qu’au repos pour éliminer la
chaleur produite par les muscles.
- Certaines zones du cerveau ont un débit sanguin plus élevé pendant un exercice physique, donc
réalisent plus d’échanges avec le sang pour commander les muscles notamment.
- Les nutriments et le dioxygène font une réaction chimique qui libère de l’énergie que les
organes utilisent pour fonctionner : la matière est transformée en partie en énergie, dont une
partie est libérée sous forme de chaleur.
III – La respiration : où et comment le sang peut se recharger en dioxygène.
1) - L’air expiré contient moins de dioxygène que l’air inspiré et qu’il y a encore du dioxygène
dans l’air expiré, donc le dioxygène utilisé en permanence par les organes provient de l’air.
2) - Ce sont les mouvements de la cage thoracique qui font entrer ou sortir l'air des poumons. Le
mécanisme est le suivant : en fin d’expiration, les muscles intercostaux sont relâchés, donc les
côtes sont abaissées et rapprochées. Le diaphragme est relevé, souvent aidé par les muscles
abdominaux contractés. Tout ceci comprime les poumons, si bien qu’ils se vident d’une grande
partie de l’air qu’ils contiennent.
Pour l’inspiration, c’est l’inverse. Les poumons, « collés » à la cage thoracique grâce à la plèvre,
se trouvent étirés, si bien que l’air entre dedans. Donc quand on inspire, la cage thoracique
augmente de volume, ce qui étire les poumons, si bien que l’air rentre dedans et apporte le
dioxygène jusqu’aux alvéoles.
Donc ce n'est pas l'air qui entre dans la cage thoracique qui fait gonfler les poumons !
- Des mouvements respiratoires alternant inspiration et expiration assurent le renouvellement du
dioxygène dans les alvéoles pulmonaires.
- L’air inspiré entre par les narines (ou par la bouche), puis passe par le pharynx, le larynx (où
vibrent les cordes vocales), la trachée, les bronches, les bronchioles, puis arrive dans les alvéoles.
3) Il y a moins de dioxygène dans le sang arrivant au poumon que dans le sang sortant du
poumon. On déduit que le dioxygène quitte l’air des alvéoles pour passer dans le sang des
vaisseaux sanguins.
4) Les alvéoles pulmonaires ont des qualités qui facilitent le passage du dioxygène dans le sang :
- elles sont richement vascularisées, si bien qu’il y a beaucoup de sang pour transporter les gaz,
- elles ont une paroi extrêmement fine, comme les capillaires sanguins qui les tapissent, si bien
que les gaz peuvent les traverser rapidement,
- elles ont de nombreux replis, ce qui offre une grande surface de passage (environ 200m2 si on
les dépliait, dont 90 m2 de contact entre l’air et le sang) si bien que les gaz peuvent les traverser
en grande quantité.
- elles sont perméables au dioxygène, c’est à dire qu’elles le laissent passer.
5) Des substances nocives présentes dans notre environnement (ex : l’amiante, la fumée de
cigarette, les produits chimiques utilisés dans l’entretien et la décoration) peuvent entraîner des
irritations, des allergies et des cancers des voies respiratoires.
Ainsi, les goudrons du tabac se collent dans les alvéoles, les bouchent en partie et les irritent,
d’où cancers.
Il faut donc éviter de fumer et de respirer des produits chimiques pour préserver l’appareil
respiratoire et éviter l’apparition de certaines maladies.
IV – La digestion : où et comment le sang peut se recharger en nutriments.
1) - On observe qu'il y a plus de nutriments dans le sang sortant de l'intestin que dans le sang
arrivant. On déduit que les nutriments passent dans le sang au niveau de l'intestin grêle.
2) - Les aliments et nutriments progressent dans le tube digestif en passant par l’œsophage, puis
l’estomac, puis l’intestin grêle avant d’arriver dans le gros intestin (= côlon).
3) - Les aliments sont transformés en bouillie dans la bouche par l’action mécanique des dents et
des mâchoires.
- Les aliments sont transformés en nutriments grâce à l’action d’enzymes, contenues dans les
sécrétions digestives. Ce sont des transformations chimiques.
La partie des aliments qui n’a pas été digérée est transformé en excréments grâce à des microbes.
4) - On appelle tube digestif l'ensemble des organes dans lesquels cheminent les aliments, puis
nutriments puis excréments (bouche, œsophage, estomac, intestin grêle, gros intestin).
- On appelle appareil digestif l'ensemble des organes qui participent à la digestion, c'est à dire
ceux du tube digestif + ceux qui fabriquent et sécrètent les enzymes (pancréas).
- Remarque : la vésicule biliaire peut être considérée comme appartenant à l'appareil digestif, car,
même si elle ne libère pas d'enzymes, elle libère dans l'intestin grêle de la bile, qui aide les
enzymes du pancréas et de l'intestin grêle à fonctionner.
De même, les enzymes de l'estomac sont aidées par l'acide chlorhydrique (sécrété par la paroi de
l'estomac).
5) - Les apports énergétiques ne sont pas les mêmes selon l'âge et ils sont plus importants si on
pratique une activité physique.
- Si on mange trop, des réserves s'accumulent sous forme de graisse, et il en résulte une prise de
poids, puis des maladies (appelées maladies nutritionnelles).
- On en déduit que pour éviter un surpoids et des maladies nutritionnelles, il faut manger en
quantité raisonnable, limiter les aliments énergétiques, ne pas grignoter entre les repas, et faire de
l'exercice physique.
- Les aliments sont source d’énergie, il faut donc les consommer régulièrement et en quantité
raisonnable ; en effet, si on mange trop, alors les apports énergétiques sont supérieurs aux
besoins de l’organisme, et certaines maladies peuvent apparaître : obésité, diabète, etc…
V - L’élimination du dioxyde de carbone produit par les organes.
1) L’air expiré contient plus de dioxyde de carbone que l’air inspiré (on peut le prouver en
soufflant avec une paille dans un bocal contenant de l'eau de chaux : l'air expiré trouble l'eau de
chaux), donc le dioxyde de carbone est éliminé dans l’air expiré au niveau des poumons.
2) Il y a plus de dioxyde de carbone dans le sang de l'alvéole que dans l'air expiré ; on déduit que
le dioxyde de carbone quitte le sang des vaisseaux sanguins pour aller dans l’air des alvéoles
pulmonaires : le dioxyde de carbone est éliminé dans l’air expiré au niveau des poumons.
VI - L’élimination des déchets, autres que le dioxyde de carbone, produits par les organes.
1) L'appareil urinaire est constitué de :
- deux reins, desquels partent .
- d'un uretère pour chacun d'eux, qui arrive à
- la vessie, de laquelle part
- l'urètre, qui débouche à l'extérieur de l'organisme au niveau de l'orifice urinaire.
2) Le rein est un organe creux qui est conçu pour collecter l'urine qu'il fabrique à partir des autres
déchets que le dioxyde de carbone qui sont rejetés par le sang.
3) Le rein est richement vascularisé. On déduit qu’il réalise des échanges avec le sang.
4) Il y a plus d’urée dans l’urine que dans le plasma et il n’y a pas de glucose dans l’urine alors
qu’il y en a dans le plasma. On en déduit que le rein élimine l'urée mais n'élimine pas le glucose.
L'urée provient des protides ; elle existe en quantité très faible dans le sang, donc elle est
fabriquée par le rein.
Les autres déchets produits par l’activité des organes sont l’urée et des sels minéraux ; ils sont
excrétés au niveau des reins qui fabriquent l’urine, à partir de sels minéraux et d’urée dissous
dans l’eau.
5) Les reins doivent être en parfait état pour faire passer les déchets dissous dans l'eau du sang
des vaisseaux sanguins à l'urine. Il arrive que ce ne soit pas le cas, car si on ne boit pas assez, il
arrive que les déchets ne soient pas suffisamment dilués dans l'urine, ce qui cause des maladies
de l'appareil excréteur :
a - dans le cas des minéraux, il y a formation de « calculs rénaux » par accumulation puis
solidification de ces minéraux, à la base des cavités du rein dans lesquelles l'urine s'écoule ; si les
calculs se décrochent et sont entraînés vers l'uretère, ils peuvent bloquer un canal d'évacuation et
l'urine ne peut plus s'écouler, alors la pression augmente dans la cavité et le sang ne peut plus y
déverser ses déchets dissous. En outre, si le calcul se déplace, il provoque des douleurs intenses
appelées « coliques néphrétiques ».
b - dans le cas de l'urée, il y a formation d'une pâte qui obstrue la base des cavités et empêche
ainsi le sang d'y déverser les déchets correctement : c'est « l'insuffisance rénale ».
VII – La circulation sanguine.
1) Le cœur est un muscle creux qui fonctionne comme une pompe. Quand il se contracte, il
chasse le sang et quand il se relâche, il l'aspire.
2) Le sang circule à sens unique.
3) Le cœur fonctionne de façon rythmique.
4) - Les vaisseaux sanguins communiquent les uns avec les autres : le sang circule dans un
appareil circulatoire clos.
- Les artères transportent le sang du cœur vers les organes, les veines ramenant le sang des
organes vers le cœur ; les capillaires sont des vaisseaux sanguins fins comme des cheveux (et
même plus) qui assurent l’irrigation des organes.
5) - La maladie la plus connue est l’infarctus du myocarde ; myocarde = muscle cardiaque.
Cette maladie est due à une accumulation de cholestérol sur la paroi interne des vaisseaux qui
irriguent le myocarde ; cela provoque le rétrécissement d'une artère coronaire donc une mauvaise
circulation du sang dans le tissu cardiaque.
- C'est parce que le vaisseau sanguin qui irrigue le muscle cardiaque est comme « farci » de
graisse que le nom d' « infarctus » du myocarde a été donné à cette maladie.
- Les vaisseaux sanguins irriguant d'autres organes peuvent aussi avoir des dépôts de cholestérol
sur leur paroi ; de la même manière, le sang circule mal ou pas du tout dans l'organe concerné ;
alors celui-ci ne reçoit plus de dioxygène ni de nutriments, donc ne peut plus fonctionner et
meurt.
S'il s'agit d'une région du cerveau, cette région ne fonctionne plus ; si c'est la région qui reçoit les
informations issues des yeux, la personne concernée devient mal voyante ; si c'est la région qui
reçoit les informations issues des oreilles, elle devient mal entendante ; si c'est la région qui
envoie les informations qui commande certains muscles, elle devient paralysée là où il y a ces
muscles ; et ainsi de suite... Si un gros vaisseau du cerveau est touché, alors c'est tout le cerveau
qui est arrêté : la personne tombe dans un coma profond et souvent ne s'en remet pas et meurt.
On appelle AVC (= Accident Vasculaire Cérébral) la maladie responsable de ces troubles.
- Cinq causes principales de l’infarctus du myocarde peuvent être évoquées : l’hypertension
artérielle (due parfois au stress), une mauvaise hygiène alimentaire, le manque d'activité
physique, l’obésité et l'excès de tabac.