Problème général : Comment expliquer la synchronisation des activités cardiaque et respiratoire au cours de l’effort physique ?
Chapitre 3 : Le couplage des activités cardiaque et respiratoire |
Problème 1 : Comment les activités cardiaque et respiratoire sont-elles contrôlées ?
Hypothèse(s) :
H1 : Les activités cardiaque et respiratoires sont contrôlées par le système nerveux.
H2 : Les activités cardiaque et respiratoires sont contrôlées par le programme génétique.
I – Les contrôles
A/ L'activité cardiaque
Si le système nerveux contrôle l’activité cardiaque alors en isolant le cœur des connexions nerveuses, son fonctionnement doit être modifié.
1) L'activité du cœur isolé
Activité : Dissection et isolement du cœur d’huître.
Quand on isole le cœur d’huître, un invertébré, il continue de battre de manière automatique. Cependant, une fois isolé, il bat plus ou moins vite qu’in situ.
Le système nerveux contrôle donc l’activité cardiaque. L’hypothèse selon laquelle les activités cardiaque et respiratoires sont contrôlées par le système nerveux est acceptée.
Problème 2 : Comment le système nerveux contrôle l’activité cardiaque ?
Hypothèse(s) :
H1 : Le système nerveux freine l’activité cardiaque.
H2 : Le système nerveux accélère l’activité cardiaque.
2) Les modalités de contrôle
Activité : Expérimentation à partir du logiciel Regnerv, pour déterminer le contrôle.
Correction
Le cœur est sous le contrôle de :
- un nerf parasympathique (= nerf vague ou nerf pneumogastrique ou nerf 10), cardio-freinateur qui véhicule un message nerveux provoquant la diminution de son activité,
- un nerf sympathique, cardio-accélérateur qui véhicule un message nerveux provoquant l’augmentation de son activité.
Notion : Le fonctionnement du cœur est modulé par le système nerveux. |
Remarque : des centres nerveux situés dans le cortex cérébral peuvent stimuler le centre nerveux bulbaire cardio-régulateur, avant même l’exercice. Ils ont un effet anticipateur.
B/ L'activité respiratoire
Activité : Visualisation de l’anatomie du système respiratoire à partir du logiciel Pulmo.
Si le système nerveux contrôle l’activité cardiaque alors les poumons doivent cesser de fonctionner quand ils sont isolés de leurs connexions nerveuses.
Les mouvements respiratoires sont dus à deux types de muscles respiratoires :
- le diaphragme, situé entre le thorax et l’abdomen,
- les muscles intercostaux, situés entre les côtes.
La contraction de ces muscles entraîne l’augmentation du volume de la cage thoracique : c’est l’inspiration. L’expiration est due au relâchement des muscles, ce qui entraîne une diminution du volume de la cage thoracique.
Activité : Expérimentation à partir d’une page HTML, pour déterminer le contrôle et activité à compléter.
Correction
Contrairement au cœur, lorsqu’on sectionne les nerfs innervant les muscles respiratoires, les poumons cessent de fonctionner. Ils ne fonctionnent donc pas de manière automatique, mais sous l’influence de message nerveux qui entraînent la contraction de muscles respiratoires à chaque cycle respiratoire.
Notion : L’activité rythmique des muscles respiratoires est commandée par le système nerveux. |
Problème 3 : Comment expliquer que les activités cardiaque et respiratoire augmentent en même temps au cours de l’effort
II – La synchronisation des activités cardiaque et respiratoire
Activité : Schéma bilan à compléter (schéma issu de la page 167 Belin).
Notion : Au cours de l’activité physique, la modulation de l’activité cardiaque et la commande de l’activité respiratoire sont modifiées, ce qui adapte l’organisme à l’effort. |
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