Activité : Evaluation de diagnostique.

INTRODUCTION

Pour fonctionner, les cellules de notre organisme ont besoin de nutriments tels que le glucose et le dioxygène. Le glucose provient de la digestion des aliments ingérés et le dioxygène se trouve dans l’air que nous respirons. Ces nutriments se retrouvent ensuite dans le sang.
A l’effort, le fonctionnement des cellules est modifié.

Question : Comment l’organisme réagit face à l’effort ?

Réponses attendues (expérience personnelle) :

H1 : Il réagit en augmentant sa fréquence respiratoire.
H2 : Il réagit en augmentant sa fréquence cardiaque.
H3 : Il réagit en sécrétant de la sueur.
H4 : Il réagit en augmentant sa température.

I – Les réponses de l'organisme

A/ L'effort physique et l'activité cardiaque

Si l’activité cardiaque augmente au cours de l’effort, alors le nombre de battements du cœur doit augmenter en faisant un effort.

Activité : Concevoir un protocole expérimental pour mettre en évidence les réponses de l'organisme.

Activité : Mesure de l'activité cardiaque (EsAO - Serenis).

Exemple de résultats.

--> Pistes d'exploitations : annotation du graphe obtenu, construction d'un tableau de valeurs, B2i...

Fréquence cardiaque : nombre de contractions cardiaques par unité de temps (en batt.min-1).

La fréquence cardiaque augmente avec l’intensité de l’effort jusqu’à un certain palier (70 batt.min-1 à 180 batt.min-1 généralement).

B/ L'effort physique et l'activité respiratoire

Si l’organisme réagit à l’effort en augmentant sa fréquence respiratoire au cours de l’effort, alors on doit mesurer une augmentation de la fréquence respiratoire plus importante à l’effort qu’au repos.

Activité : Mesure de l'activité respiratoire (EsAO - Serenis).

Cycle respiratoire : inspiration suivie d’une expiration.
Fréquence respiratoire : nombre de cycles respiratoires par minute.
Volume courant : volume d’air inspiré ou expiré au cours d’un cycle respiratoire.
Débit ventilatoire : volume d’air inspiré ou expiré par minute.

La fréquence respiratoire passe de 16 à 60 cycles par minute. Le volume courant passe de 0,5 L à 3 L.

Problème 1 : Comment varient les besoins en dioxygène des cellules musculaires ?

C/ L'effort et les besoins en dioxygène de l'organisme

Activité : Exercice sur le VO2 max.

--> Pistes d'exploitations : travail sur l'exercice IIa de type bac...

VO2 max : volume maximal de dioxygène pouvant être consommé par un individu au cours de l’effort.

Problème 2 : Comment expliquer l’augmentation de la consommation de dioxygène par l’organisme à l’effort ?

II – Les besoins des cellules musculaires au court de l'effort

A/ Les besoins des cellules en dioxygène

Hypothèse(s) : Ce sont les cellules musculaires qui ont besoin de plus de dioxygène à l’effort pour se contracter.

Si les cellules musculaires consomment plus de dioxygène en se contractant alors on doit pouvoir mesurer une augmentation de la consommation de dioxygène coordonnée à la contraction.

Activité : Mesure de la consommation de dioxygène par le muscle de lombric.

--> Pistes d'exploitations : annotation du graphe obtenu, analyses et interprétations en relation avec l'hypothèse...

En mesurant la concentration de dioxygène dans un liquide baignant un muscle de criquet, on constate une forte diminution de la concentration après contraction. Les cellules musculaires ont consommé davantage de dioxygène. L’hypothèse selon laquelle ce sont les cellules musculaires qui ont besoin de plus de dioxygène à l’effort pour se contracter est acceptée.

B/ Les besoins des cellules en nutriments (glucose)

Activité : Exercice sur les besoins en glucose de l’organisme.

On constate que plus l’effort est intense, plus le prélèvement de glucose dans le sang par les cellules musculaires est important.