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1er volet
Premier volet (8)
A - 1) 0,5
Lors d'un exercice le débit
ventilatoire augmente (atteint un maximum en 5 minutes
environ) pour, à l'arrêt de l'exercice, revenir
au niveau d'avant l'exercice avec un certain retard. (on
notera avec regret que le terme de débit ventilatoire
n'est pas expliqué dans le sujet; le problème
de cette question est que le sujet est mal formulé :
à mon avis on ne demande pas
l'interprétation puisque l'on parle
maladroitement d'informations, ce qui, pour un scientifique,
équivaut aux données ; ensuite les
paliers sont créés artificiellement par
la représentation graphique qui relie des points de
mesure discontinue; enfin vous avez du mal à employer
le mot juste : un seuil doit être
dépassé, un maximum ne l'est pas, un
pic doit être clairement identifié par deux
parties de la courbe de pente opposée....). On
peut cependant ajouter que l'augmentation du rythme
cardiaque pendant l'effort est une réponse
physiologique de l'organisme à la demande accrue de
dioxygène par les muscles et les organes
sollicités lors de cet effort.
A - 2) 0,5
On observe une relation de
proportionnalité directe entre les variations du
débit ventilatoire préalablement mesuré
et la fréquence cardiaque moyenne, au cours du
même exercice (on suppose ici que c'est bien le
même exercice d'intensité moyenne). De la
même façon, l'augmentation du rythme cardiaque
est une réponse physiologique de l'organisme à
la demande accrue de nutriments et de dioxygène par
les muscles et organes en activité ainsi que le rejet
de davantage de dioxyde de carbone par ces
organes.
B - 1)
1 lors
d'un exercice intense le débit sanguin est
pratiquement multiplié par 3 par rapport à
celui mesuré au repos musculaire et à jeun.
Certains organes voient leur débit sanguin augmenter
(comme les muscles x10), d'autres stagner (comme le
cerveau), d'autres diminuer (comme l'intestin dont le
débit sanguin est divisé par trois). (le
paramètre du débit sanguin est totalement
inadapté pour évaluer l'irrigation d'un
organe, il faut bien sûr rapporter ce débit
à la masse de l'organe (ce que l'on appelle le
débit spécifique) pour se rendre compte de la
part que l'irrigation de cet organe représente par
rapport à l'ensemble de l'appareil circulatoire :
vous pouvez consulter des chiffres précis du
débit sanguin spécifique
sur les pages du cours de terminale
de
spécialité).
B - 2) 1,5
Le cœur voit sont débit
augmenté de 250 à 750 mL par min ce qui
s'explique par le rôle essentiel de la pompe cardiaque
(muscle strié) qui augmente le rythme et l'amplitude
de ses contractions lors de l'effort et donc
nécessite un afflux de sang supplémentaire. La
multiplication par un facteur voisin de 4 du débit
sanguin au niveau de la peau lors de l'effort s'explique par
la nécessité de la thermorégulation :
en effet la circulation au niveau des capillaires
superficiels de la peau permet à l'organisme
d'évacuer un maximum de chaleur qui est produite lors
du travail mécanique et chimique de la contraction
musculaire (le mécanisme repose sur la chaleur
latente de vaporisation, énergie
nécessaire pour vaporiser une quantité
donnée d'eau). Pour l'intestin la diminution du
débit s'explique par une redistribution sanguine, le
sang étant dirigé
préférentiellement vers les organes en
activité.
B - 3) a)0,25
les nutriments les plus
utilisés dans ce muscle au repos sont par ordre
décroissant : les lipides puis le glucose, mais le
dioxygène est aussi utilisé mais sa valeur
n'étant pas donnée avec les mêmes
unités que les éléments
précédents, elle ne peut pas leur être
comparée (le dioxygène est-il un nutriment
? Pas au sens d'éléments d'origine digestive
mais par contre il l'est certainement pour la cellule pour
laquelle il participe au travail de
nutrition).
B - 3) b) 0,25
les nutriments les plus
utilisés dans ce muscle lors de l'exercice sont par
ordre décroissant : le glucose puis les lipides, mais
le dioxygène consommé a été
multiplié par un facteur 12, ce qui est voisin du
facteur observé pour les glucides...
B - 3) c) 0,25
Le volume sanguin traversant un
muscle en activité augmente par rapport à
celui traversant muscle au repos, le flux de nutriments (y
compris d'oxygène) est donc augmenté, de
même que la quantité de déchets pouvant
être pris en charge par celui-ci par unité de
temps.
C - 1) 0,5
(de haut à droite
jusqu'en bas puis de bas à gauche jusqu'en haut)
crosse aortique, artère pulmonaire, veines
pulmonaires, oreillette gauche, valvule
auriculo-ventriculaire, ventricule gauche, myocarde ou paroi
ventriculaire ou pointe du cœur ou pointe du ventricule
gauche, paroi interventriculaire, valvule
artéro-ventriculaire, oreillette droite, veine cave
supérieure.
C - 2) a)1
1 - d, 2 - a, 3 - b, 4 -c, 5 -
e.
C - 2) b)0,5
si l'on s'en tient aux MOUVEMENTS
entre les cavités et non à l'intérieur
des cavités (ce qui n'était pas du tout clair
dans l'énoncé) : 1ère phase : 2)
les seules flèches acceptables sont des
flèches bleues pour le cœur droit (situé
à gauche du dessin) et rouges pour le cœur
gauche (situé à droite du dessin) venant des
veines aux oreillettes; 2ème phase : 3) une
flèche (rouge cœur gauche, bleue cœur
droit) partant de chaque ventricule et allant vers les
artères; 3ème phase : 4) la fermeture des
valvules auriculo-ventriculaires est contestable, les phases
présentées ici comme deux phases distinctes
correspondent habituellement à une phase de diastole
générale; les flèches doivent
partir des veines et arriver aux oreillettes; 4ème
phase: 5) les flèches viennent des veines et passent
par les oreillettes pour arriver aux ventricules;
5ème phase: 1) la contraction des oreillettes termine
le remplissage ventriculaire, un peu de sang (petites
flèches) passe des oreillettes aux
ventricules.
D - 1)
0,5
détresses chimiques
(gazeuse, par toxicité ou intoxication...),
mécanique (obstruction, étouffement...),
nerveuse ou physiologique (commande nerveuse, insuffisance
respiratoire...).
D - 2) 0,5
il reste tout d'abord encore
beaucoup de dioxygène dans l'air expiré (16%),
ensuite le rôle de l'insufflation est aussi
mécanique
E -1,5
voir
cours et Tavernier p 95 :
les circulations à contre-courant de l'air de
l'alvéole et du sang dans les capillaires est
à souligner... mais à mon avis c'est une
exigence "de spécialiste".
Deuxième volet (8 points)
1) 1 La
question est un peu floue, de quels objectifs parle-t-on ?
Des objectifs de l'élève ou de ceux du
maître ? Des objectifs spécifiques ou
opérationnels ou transversaux ou dans le domaine de
la langue ? La réponse est probablement : des
objectifs spécifiques et parmi ceux-ci des objectifs
notionnels et méthodologiques. La question
reformulée de façon plus ciblée
pourrait être : quels objectifs spécifiques le
maître pourrait-il avoir en utilisant ce document dans
une séquence sur la respiration ? L'étude du
cliché radiographique peut être un objectif
spécifique méthodologique (il n'est pas
sûr que les élèves comprennent ce que
signifie l'image par rapport au réel). Les
clichés peuvent être tout simplement un
élément déclencheur (situation
problème: où va l'air que j'inspire ?).
Ensuite des objectifs spécifiques notionnels peuvent
être de visualiser la variation de volume pulmonaire
pendant les deux phases d'un cycle respiratoire (à
partir de la comparaison des deux clichés), puis de
comprendre les éléments intervenants dans ce
cycle en s'aidant à la fois des clichés
(côtes, diaphragme visibles) et de données d'un
écorché ou d'un enfant torse nu (muscles
élévateurs des côtes, muscles
intercostaux, muscles abdominaux).
2) a) 1
A et C sont irréalisables par
respect pour l'animal même si l'eau de chaux n'est pas
toxique, la souris n'est pas un animal aquatique, F est
relativement irréalisable, sachant que la solution D
est beaucoup plus simple et équivalente. B, aussi du
fait de la difficulté d'adaptation du tuyau
respiratoire aux orifices respiratoires de la souris et E et
D en sont des équivalents techniquement
réalisables en classe, avec cependant le danger que
la souris se déplace en E; ce qui fait qu'il ne reste
plus que D de vraiment pertinent.
2) b) 1
Le problème est la mesure
qualitative du rejet de CO2 par respiration chez la souris.
Le problème est technique. Les solutions sont
techniques. Il n'y a pas de démarche
expérimentale scientifique dans cette approche.
Éventuellement on peut intégrer certaines des
expériences comme A et B dans le cadre d'une
hypothèse émise sur la localisation de la zone
de rejet du dioxyde de carbone. Bien sûr, dans le
cadre d'une étude générale sur la
respiration, si l'on cherche à prouver que la souris
respire, l'hypothèse étant qu'elle rejette
notamment du CO2, les montages proposés permettent de
valider l'hypothèse dans certaines conditions (en
fait E et D ne permettent pas d'observer que l'eau de chaux
se trouble... du moins à ma connaissance et dans un
temps raisonnable puisque l'animal est maintenu dans une
enceinte fermée....). Ensuite il manque bien
évidemment un témoin.
3) a) 2
Le bouchon est-il percé d'un ou
de deux trous ? Dans le doute, je préfère
deux.... Possédez-vous deux tubes dont l'un est
coudé et l'autre non ? Je vais considérer que
c'est le cas.
Il est sûr que dans une question de ce type on est
très éloigné de la démarche
scientifique et que vous devez d'abord rechercher une
solution technique que vous essaierez ensuite d'appliquer
à une problématique débouchant
éventuellement sur une démarche
expérimentale.
L'air inspiré contient-il suffisamment de CO2 pour
troubler l'eau de chaux ? Et l'air expiré ?
montage 1: tube droit plongeant dans un peu d'eau de chaux
au fond du flacon, tube coudé dépassant
à peine du bouchon vers l'intérieur du
flacon.
1ère activité: les élèves
aspirent..... une trouble prouve une quantité de CO2
mesurable par cette méthode, une absence de trouble,
son caractère non mesurable mais pas son absence.
montage 2: le tube coudé plonge maintenant dans l'eau
de chaux, le tube droit dépasse à peine du
bouchon vers l'intérieur.
2ème activité : les élèves
soufflent... mêmes hypothèses et conclusions
pour l'air expiré.
Après avoir réalisé les montages en
classe à l'iufm, l'eau de chaux se trouble assez
difficilement après au moins 30 secondes de souffle
intensif dans l'eau de chaux. Avec la seringue, quand on
actionne sans interruption le piston pour faire barboter de
l'air ambiant dans l'eau de chaux, celle-ci se trouble
légèrement, au bout d'une minute environ. Ces
expériences sont donc facilement
interprétables. Bien penser aussi que si l'eau de
chaux ne se trouble pas, cela peut-être due à
sa qualité ou tout simplement que la quantité
de dioxyde de carbone contenue dans le gaz à tester
est plus faible que la sensibilité de la
réaction de précipitation du carbonate de
calcium. (du point de vue chimique: le dioxyde de carbone
(CO2) est en équilibre entre l'air et
l'eau. Il forme deux types d'anions:
HCO3- (hydrogénocarbonate) et
CO32- (bicarbonate); avec la
présence d'ions Ca2+ apportés par la chaux
(Ca(OH)2) c'est le carbonate de calcium ou calcaire qui
précipite : CaCO3). Les principaux
équilibres sont donc:
Ca(OH)2 +
CO2 + H2O <=> Ca(OH)2
+ H+ + HCO3- <=>
Ca2+, (OH-)2 +
2H+,CO32- <=>
CaCO3 + 2H2O
3) b) 3
Progression en cycle 3 sur la
respiration.
Mouvement (document 9) - cycle respiratoire - contrôle
- effort, essoufflement , plongée, composition de
l'air, air inspiré, air expiré, (montages) la
respiration consomme du dioxygène et rejette du
dioxyde de carbone.
Un progression corrigé est IMPOSSIBLE. Toute
progression ou presque est acceptable pourvue qu'elle inclue
les éléments cités. La seule "bonne"
progression c'est la vôtre, perfectible sans doute,
mais adaptée à votre personne, votre
classe....
Par contre,
* du point de vue de la présentation je vous
conseille fortement de suivre les indications concernant les
fiches de préparation: en voici un modèle:
objectifs généraux : (exemples limités
: respiration globale au niveau de TOUS les organes et non
uniquement appareil respiratoire; lien
respiration-performance sportive......)
|
étape
|
travail du maître
|
travail de l'élève
|
durée
|
matériel
|
|
ex: les étapes du
cycle respiratoire
|
régulation
aide à la recherche des mots exacts
noter les mots au tableau
|
un élève
volontaire torse nu
mettre en forme clairement les étapes de la
respiration et citer tous les organes qui
paraissent intervenir
|
10 min
|
tronc humain (pour avoir
les noms des organes)
squelette humain
|
* étant donné le sujet et surtout le premier
volet, 1ère partie, il me semble judicieux
d'intégrer par exemple une courbe de la ventilation
pulmonaire au repos et lors d'un effort modéré
(document 1), pourquoi pas une ligne du document 4 pour
établir la liaison
dioxygène-énergie-nutriments, et surtout des
éléments d'hygiène et de
sécurité: document 7 mais aussi tabagisme....
une OUVERTURE pour montrer la pluridisciplinarité
d'un tel thème serait bienvenue.
|
*
