Chapitre 1 Étude anatomique des organes et appareils · 2019. 10. 23. · Chapitre 1 – Étude anatomique des organes et appareils 5 2. Déterminer à quelle région du corps correspondent

Chapitre 1 – Étude anatomique des organes et appareils 1

Chapitre 1

Étude anatomique des organes et appareils

CAPACITÉS

➢ Caractériser et identifier les différents niveaux d’organisation : appareil ou système,

organe, tissu, cellule, ultrastructure cellulaire, molécule

➢ Orienter des clichés ou des schémas anatomiques

➢ Différencier coupes sagittale, frontale et transversale

➢ Localiser les organes des cavités crânienne et rachidienne, thoracique, abdominale

et pelvienne

Activité 1 Identifier et mesurer des éléments de l’organisme

1. Préciser les relations d’inclusion entre les différents exemples présentés dans le Doc. 1, en utilisant les données du Doc. 2. La mitochondrie est incluse dans les hépatocytes du tissu hépatique qui sont inclus dans le foie qui est

inclus dans l’organisme.

2. Calculer, à l’aide des échelles fournies, les tailles réelles de la femme, du foie, de la cellule hépatique entourée et de la mitochondrie du Doc. 1.

Taille réelle

Femme (organisme) (6,2/3,6) x 1 m = 1,72 m

Foie (5,6/1,7) x 10 = 32,9 cm (en général 10 cm)

Cellule hépatique (0,8/2,4) x 100 mm = 33 m

Mitochondrie (3,4/0,5) x 0,1 mm = 0,68 m

3. Indiquer la technique d’observation la plus adaptée selon vous pour chaque exemple du Doc. 1, à l’aide des informations du Doc. 3.

Technique d’observation

Femme (organisme) Œil

Foie Œil

Cellule hépatique Microscope optique

Mitochondrie Microscope électronique

Activité 2 Réaliser une dissection afin d’observer quelques organes internes

1. Repérer les caractéristiques de la position anatomique de la femme représentée sur le Doc. 4 (positions du corps, des bras, des jambes, des mains, des pieds et sens du regard). • Debout, corps droit.

• Regard horizontal, de face.

• Pieds au sol, dirigés vers l’avant.

• Bras étendus le long du corps.

• Paume tournée vers l’avant.

2 Partie 1 Niveaux d'organisation et fonctionnement intégré de l’être humain

2. Nommer les plans A, B, C du Doc. 4 à partir des définitions du Doc. 5.

Plans

A Sagittal

B Frontal

C Transversal

3. La zone 1 du Doc. 4 correspond à la région supérieure-postérieure-gauche de la femme. Identifier les 7 autres zones.

+/- Plan C + /- Plan B +/- Plan A

1 Supérieur Postérieur Gauche

2 Supérieur Antérieur Gauche

3 Inférieur Antérieur Gauche

4 Inférieur Postérieur Gauche

5 Supérieur Postérieur Droite

6 Supérieur Antérieur Droite

7 Inférieur Antérieur Droite

8 Inférieur Postérieur Droite

4. Préciser le plan de coupe du moulage présenté dans le Doc. 6. Il s’agit d’une coupe sagittale qui divise le corps en une partie droite et une partie gauche.

5. Orienter l’image du moulage en identifiant les zones a, b, c et d.

a Supérieur

b Postérieur

c Inférieur

d Antérieur

6. Indiquer l’intérêt de la coupe du tronc féminin du Doc. 6. La coupe permet d’observer les organes internes.

7. Préciser l’impossibilité pratique d’observer un être humain en plan de coupe. Les coupes sont incompatibles avec la survie.

8. Indiquer en quoi les techniques d’imagerie médicale (utilisant par exemple les rayons X qui permettent d’observer l’intérieur d’un organisme vivant) sont intéressantes pour l’étude des parties internes du corps. L’imagerie médicale permet d’observer des coupes de l’organisme sans les réaliser physiquement.

Activité 3 Réaliser une dissection afin d’observer quelques organes internes Le but de cette dissection est essentiellement d’illustrer la notion d’organe et de cavité sans entrer dans

de l’anatomie comparée. En fonction du type de poisson choisi, les différences sont importantes. Dans

tous les cas, il est facile de montrer l’organisation du tube digestif (succession d’organes creux), la

présence d’autres organes dont le foie et le cœur, et la protection des organes mous dans les cavités.

Cette dissection peut permettre d’introduire les 4 parties suivantes : - l’appareil locomoteur et la motricité : cette dissection permet de montrer l’organisation particulière

des muscles du poisson (les filets qui correspondent aux muscles se présentent comme des cônes em-

boîtés) et de faire le lien avec la nage par ondulation de ces derniers. L’encéphale est présenté ; - l’appareil digestif ; - l’appareil cardiovasculaire : outre le cœur, il est possible de montrer certains vaisseaux ; - l’appareil respiratoire : l’observation des ouïes sous les opercules permet d’introduire la notion

d’échanges gazeux et de faire chercher l’organe équivalent chez l’homme.


Activité 4 Repérer un même élément sur des coupes distinctes (schéma ou cliché d’imagerie médicale)

1. Identifier les deux types de coupes du Doc. 9. Coupe transversale (sépare le bas du haut) Coupe frontale (sépare l’avant de l’arrière)

2. 2 Orienter ces deux coupes. Arrière Haut

Droite Gauche Droite Gauche

Avant Bas

3. Identifier, dans le Doc. 9, les éléments numérotés de 1 à 5 du schéma de droite en utilisant les légendes de celui de gauche.

1 Trachée

2 Côte

3 Poumon gauche

4 Cœur

5 Poumon droit

4. Reconnaître sur l’image du Doc. 10 la zone étudiée dans le Doc. 9. Sur le haut du Doc. 10, on reconnaît la région correspondant à la coupe frontale du Doc. 9.

5. Justifier l’appellation TAP de l’image de scanner présentée dans le Doc. 10. TAP sont les premières lettres des cavités observées avec le scanner.

6. Comparer les densités du cœur, du poumon et des os (les côtes) en observant leurs contrastes sur le Doc. 10. Plus l’élément est dense, moins il laisse passer les régions et moins il assombrit l’image.

L’os et le cœur sont plus denses que les poumons.

Activité 5 Définir un appareil et repérer les échanges possibles de matière et d’information

1. Montrer en quoi l’appareil digestif du Doc. 11 et l’appareil respiratoire du Doc. 12 peuvent être qualifiés comme tels, en vous appuyant sur la définition donnée dans le Doc. 13. Les appareils sont composés de plusieurs organes qui concourent à la même fonction (appareil digestif

et digestion : pharynx, œsophage, estomac… appareil respiratoire et respiration : trachée, bronches,

poumons…).

2. Localiser les cavités (thoracique ou abdominale) dans lesquelles sont situés les principaux organes des appareils digestifs et respiratoires.

Cavité thoracique Cœur, poumons

Cavité abdominale Foie, pancréas, côlon, estomac, intestin grêle


3. Identifier les organes A, B, C, D et E du Doc. 14 à l’aide des informations du Doc. 11.

A Pharynx

B Œsophage

C Estomac

D Intestin grêle

E Côlon

4. Indiquer le nom des appareils (respiratoire, cardiovasculaire, digestif et urinaire) contenant les organes notés A, B, C et D du Doc. 15.

Noms des appareils correspondants

A Digestif

B Respiratoire

C Cardiovasculaire

D Urinaire

5. Retrouver sur le Doc. 15, à partir de la description du Doc. 16, les éléments échangés entre appareils et avec le milieu extérieur (numérotés de 1 à 9).

1 Dioxyde de carbone

2 Dioxyde d’oxygène

3 Aliments

4 Nutriments

5 Déchets

6 Fécès

7 Dioxygène, nutriments

8 Dioxyde de carbone, déchets

9 Urine

6. Discuter des conséquences prévisibles sur les échanges de l’organisme d’un mauvais fonctionnement de l’un des appareils. Un mauvais fonctionnement d’un appareil se répercute sur les autres. (Exemples de l’insuffisance

rénale, respiratoire, cardiaque et d’une mauvaise absorption des nutriments.)

7. Expliquer, à partir du Doc. 15, la place particulière de l’appareil cardiovasculaire dans les échanges de matière entre appareils. L’appareil cardiovasculaire fait le lien entre les différents appareils.

8. Montrer que l’appareil cardiovasculaire permet ici aussi d’échanger l’information entre appareils. Grâce à sa place particulière, l’appareil cardiovasculaire permet les échanges d’informations, notam-

ment la communication hormonale. Les hormones passent dans le sang et agissent à distance.

9. Nommer un autre type de communication entre appareils en utilisant vos connaissances des années précédentes. La communication peut être également de nature nerveuse.

Exercice 1 Position anatomique

1. Rappeler les caractéristiques de la position anatomique d’un être humain. • Debout, corps droit.

• Regard horizontal, de face.

• Pieds au sol, dirigés vers l’avant.

• Bras étendus le long du corps.

• Paume tournée vers l’avant.


2. Déterminer à quelle région du corps correspondent les lettres A, B, C et D.

A Gauche

B Bas

C Droite

D Haut

3. Utiliser les termes d’orientation afin de localiser les éléments 1 et 2 l’un par rapport à l’autre.

1 Proximal

2 Distal

Exercice 2 Imagerie médicale

1. Préciser le type de coupe correspondant au cliché. La coupe permet de séparer la partie supérieure de la partie inférieure : coupe transversale.

2. Nommer les plans de coupe représentés par les double-flèches bleues et rouges.

Coupe bleue Séparation gauche-droite Sagittal

Coupe rouge Séparation antérieur-postérieur Frontal

3. Le cliché étant présenté selon les règles de l’imagerie médicale, l’orienter en annotant les légendes A, B, C et D.

A Avant

B Droite

C Gauche

D Arrière

4. Préciser l’importance des règles d’orientation pour les régions B et C. Au premier abord, il est difficile de distinguer la droite de la gauche sans savoir si le cliché a été pris

d’en haut ou d’en bas.

Exercice 3 Cavité, organe et appareil

1. Identifier la zone anatomique correspondant au cliché. Le cliché correspond à la zone thoracique.

2. Justifier le fait que les différents éléments du cliché apparaissent avec des contrastes différents. En fonction de leur densité, les organes arrêtent ou non les rayons.

3. Nommer les organes qui apparaissant en foncé sur le cliché. Les organes qui apparaissent en foncé sont les poumons (peu denses car avec beaucoup d’air).

4. Préciser le nom de la cavité contenant ces organes. Les poumons sont contenus dans la cavité thoracique.

5. Justifier, à partir des définitions des termes organe et appareil, que ces organes font partie de l’appareil respiratoire. Les poumons sont des unités anatomiques identifiables assurant une fonction précise : il s’agit

d’organes qui participent avec d’autres à une fonction : la respiration. L’ensemble de ces organes

constitue l’appareil respiratoire.


Exercice 4 Identification d’organes

1. Nommer les organes A, B, C et D.

A Poumon

B Foie

C Estomac

D Rectum

2. Citer l’appareil contenant les organes B, C, D et E et l’appareil contenant l’organe A. Les organes B, C, D et E appartiennent à l’appareil digestif.

L’organe A appartient à l’appareil respiratoire.

3. Identifier la cavité à laquelle chaque organe (A, B, C, D et E) appartient.

Nom de la cavité

A Thoracique

B Abdominale

C Abdominale

D Abdominale

4. Indiquer le nom de l’organe de la cavité thoracique non figuré sur le dessin. Le cœur n’est pas figuré sur le dessin.

5. Préciser à quel appareil correspond cet organe. Le cœur appartient à l’appareil cardiovasculaire.

Exercice 5 Échanges entre appareils

1. Nommer les organes dont le fonctionnement est étudié dans le tableau. Le cœur et les poumons sont étudiés dans le tableau.

2. Indiquer à quels appareils appartiennent ces organes. Le cœur appartient à l’appareil cardiovasculaire tandis que les poumons appartiennent à l’appareil

respiratoire.

3. Montrer, à l’aide des données du tableau et en utilisant l’exemple des échanges de dioxygène, que les deux appareils coopèrent. En cas d’effort, le nombre de cycles respiratoires par minute augmente : il y a plus d’échanges de gaz

entre le milieu extérieur et le sang. En même temps, le nombre de battements cardiaques par minute

augmente : les gaz sont transportés plus rapidement par le sang. Ces deux éléments évoluent dans un

même but : apporter plus de dioxygène aux cellules lors d’un effort et mieux éliminer le dioxyde de

carbone.

4. Préciser les deux types d’échanges d’information qui permettent la coopération entre appareils au sein de l’organisme. On distingue les informations par voie hormonale et par voie nerveuse.

Exercice 6 Terminologie et vocabulaire médical

Trouver le lien unissant la racine et le mot du langage médical. L’anatomie nécessite des dissections (anatomia), d’où son nom.


QCM

Indiquer la (ou les) proposition(s) juste(s). 1 Le nom de l’étude des différentes parties du corps et de leur relation est : a. l’histologie b. la tomologie c. la biologie cellulaire d. l’anatomie

2 L’ordre de grandeur de la taille d’un organe est : a. le mètre b. le centimètre c. le micromètre

3 Dans un organe, on trouve : a. des cellules b. des appareils c. des tissus

4 Dans la photo ci-dessous, le joueur en position anatomique est le numéro : a. 1

b. 2

c. 3

d. 4

e. 5

f. 6

5 La coupe frontale d’un organisme peut permettre de séparer : a. la tête des pieds b. la jambe gauche de la jambe droite c. la nuque du nez d. la main gauche de l’oreille droite

6 La coupe présentée ci-dessous est une coupe : a. frontale b. sagittale c. longitudinale 7 Les cavités contiennent : a. des organes b. des viscères c. des membres

8 La cavité antérieure contient : a. la cavité thoracique b. l’estomac c. l’encéphale

9 Un appareil est un ensemble d’organes qui : a. sont proches physiquement b. contiennent des cellules identiques c. concourent à la même fonction d. sont situés dans une même cavité

10 L’échange de matière dans un organisme peut, selon les cas, s’effectuer : a. entre différents appareils b. au sein d’un appareil c. entre un appareil et l’extérieur

Chapitre 2 – Cellule et tissus 1

Chapitre 2

Cellule et tissus

CAPACITÉS

➢ Comparer tissu épithélial et tissu conjonctif

➢ Relier les caractéristiques structurales d’un tissu à sa fonction

➢ Repérer la diversité structurale et fonctionnelle des cellules

➢ Identifier les différentes ultrastructures cellulaires et citer leur rôle principal

➢ Repérer les molécules impliquées dans l’organisation des ultrastructures cellulaires

Activité 1 Repérer les points communs et les variations entre cellules

1. À l’aide des informations du Doc. 1, relever dans les observations microscopiques du Doc. 2 les structures communes aux différentes cellules et l’élément présent uniquement dans les cellules eucaryotes. Les cellules possèdent une membrane plasmique, un cytoplasme (et de l’ADN non mis en évidence sur

les documents).

Les cellules eucaryotes contiennent un noyau (entre autres, ainsi que des organites non mis en évi-

dence sur les documents).

2. Justifier le choix des termes eucaryotes et procaryotes du Doc. 1. Eu : signifie bien (ou vrai). Une cellule eucaryote possède un vrai noyau.

Pro : avant. Les procaryotes sont censés être apparus avant les cellules à noyau.

3. Indiquer la particularité de la localisation du matériel génétique chez les eucaryotes. Chez les eucaryotes, le matériel génétique (ADN) est dans le noyau.

4. En utilisant les échelles fournies dans le Doc. 2, comparer la taille moyenne d’une cellule eucaryote (cellule épithéliale) et d’une cellule procaryote (E. coli). E. coli mesure environ 1 m tandis que la cellule épithéliale mesure 50 m. Elle est donc beaucoup

plus petite.

5. Décrire les différentes cellules animales du Doc. 2 et conclure sur la diversité morphologique de ce type de cellules. On observe des cellules rondes, rectangulaires, en étoile. Les tailles sont très différentes. Les cellules

eucaryotes sont morphologiquement très variées.

6. Commenter l’intérêt des différents types de microscopies en fonction des structures cellulaires mises en évidence. Le MET permet d’observer des détails non visibles en microscopie optiques. (C’est le cas des mito-

chondries et du réticulum du plasmocyte.)

Activité 2 Observer des cellules au microscope photonique

1. Justifier les précautions sanitaires prises lors de la réalisation du protocole décrit dans le Doc. 5, à l’aide du Doc. 3. La mononucléose pouvant se transmettre par la salive, il faut éviter, lors des activités, une éventuelle

contamination par des cellules buccales.


2. Identifier dans le Doc. 4 les noyaux des cellules épithéliales colorées au bleu de méthylène puis ceux des cellules non colorées.

À observer.

3. Déduire de la question précédente l’intérêt d’une coloration préalable de l’échantillon. La coloration permet de bien mettre en évidence les noyaux. Ces derniers sont également observables

sans coloration, mais plus difficilement.

4. Réaliser le protocole du Doc. 5 et faire un dessin légendé de l’observation effectuée au plus fort grossissement.

À réaliser en suivant le protocole.

5. Comparer la taille d’une bactérie (qui est constituée d’une seule cellule) et d’une cellule buccale à partir du Doc. 4. La longueur d’une cellule buccale correspond à une quarantaine de bactéries. On obtient ce nombre en

comptant les bactéries de la chaînette et en comparant les tailles.

Activité 3 Utiliser les animations 3D d’un site web afin de comprendre l’organisation de la cellule

1. Construire, à partir de la navigation sur le site, un tableau selon le modèle ci-dessous, dans lequel sont précisées la taille et la fonction des principales ultrastructures cellulaires.

Ultrastructure Taille (m) Fonction

Noyau 5-6 Contient information génétique

Mitochondrie 1 Fabrication de l’énergie

Réticulum endoplasmique / Modification des protéines (REG) et synthèse de lipides (REL)

Appareil de Golgi 1 sac : 0,1 1 vésicule : 0,05

Exportation des protéines

Lysosome 0,2-0,5 Dégradation de molécules

Ribosome 0,025 Synthèse des protéines

Membrane plasmique 0,005-0,006 Frontière

2. Identifier les principaux constituants de la membrane plasmique. La membrane plasmique contient des protéines et des lipides ainsi que des glucides associés.

3. Citer l’ultrastructure qui différencie le réticulum endoplasmique granuleux du réticulum endoplasmique lisse. Le REG possède à sa surface des ribosomes. Le REL n’en a pas.

4. Trouver la définition du cytosquelette et indiquer ses différents rôles. Le cytosquelette est constitué de protéines organisées en filaments. Il est impliqué dans la forme de la

cellule, sa division et la contraction.


Activité 4 Interpréter des images de microscopie électronique

1. À partir du Doc. 9, schématiser deux phospholipides, organisés face à face comme dans la membrane plasmique, et faire le lien avec l’observation en MET du Doc. 8.

La membrane plasmique apparaît sous la forme de trois régions en MET après traitement à l’acide

osmique alors qu’elle est constituée de deux couches organisées en miroir.

2. Attribuer les reliefs visibles sur le cliché en MEB du Doc. 8 à l’une des structures de la membrane observable sur le Doc. 9. Les reliefs observables sur le cliché en MEB correspondent aux emplacements des protéines.

3. Citer les molécules impliquées dans l’ultrastructure de la membrane plasmique du Doc. 9. Sur le schéma présenté, on observe que la membrane plasmique est constituée d’un double feuillet

lipidique dans lequel sont incorporées des protéines.

4. Montrer que certaines protéines du schéma permettent d’expliquer le passage de molécules hydrophiles à travers la membrane plasmique. Les protéines « canaux » permettent le passage des molécules hydrophobes à travers la couche lipi-

dique (hydrophile).

Activité 5 Mettre en relation la structure et la fonction d’une cellule

1. À l’aide du Doc. 10, identifier les types de cellules différenciées A, B et C du Doc. 11.

Type de cellule

A Neurone

B Entérocyte

C Hépatocyte


2. Nommer, pour chacune des trois cellules, l’élément en lien avec sa fonction en justifiant la réponse.

Élément en lien avec… … la fonction

A Élongation Transmission de messages nerveux

B Replis membranaires Augmentation de la surface d’échange

C Mitochondries nombreuses Fabrication d’énergie

Activité 6 Faire le lien entre deux niveaux d’organisation

1. Comparer et décrire, grâce au Doc. 12, la forme des globules rouges contenant Hb ou HbS. Les globules rouges contenant Hb ont une forme arrondie/creuse tandis que les globules rouges conte-

nant HbS ont une forme crénelée.

2. Conclure sur les effets du niveau moléculaire sur le niveau cellulaire. Les protéines (niveau moléculaire) ont une action au niveau des cellules (niveau cellulaire).

Activité 7 Comprendre l’organisation des tissus

1. Identifier les différents éléments observables sur les clichés du Doc. 13. On peut observer sur le doc 13 des cellules (membrane, cytoplasme et noyau).

2. Proposer une définition simple d’un tissu en observant les points communs aux quatre clichés et en utilisant les informations du Doc. 10. Dans un tissu, les cellules sont identiques et concourent à une même fonction.

3. Justifier le fait que les coupes du Doc. 14 sont des coupes d’organes, sachant qu’un organe doit être constitué d’au moins 2 types de tissus. Sur la coupe du côlon, on observe 3 tissus et sur la coupe de l’utérus, on observe 2 tissus. Un organe

doit contenir au moins 2 tissus.

4. Parmi les tissus du côlon, identifier celui qui permet la progression du bol alimentaire, celui qui a un rôle de soutien de l’organe et celui qui est impliqué dans les phénomènes d’absorption des nutriments. • Tissu épithélial : absorption

• Tissu conjonctif : soutien

• Tissu musculaire : progression du bol alimentaire

5. Décrire la structure des cellules composant le tissu épithélial du côlon. Expliquer en quoi cette forme est essentielle à leur fonction. Le tissu épithélial du côlon est monocouche : cela permet une absorption plus simple.

Les cellules sont organisées de façon à établir des replis : cela augmente la surface des échanges.

Exercice 1 Techniques d’observation de cellules

1. Identifier les techniques ayant permis d’obtenir les clichés A, B et C.

Technique

A MEB

B MET

C MO

2. Rappeler les éléments observables en fonction du type de microscopie. La microscopie optique permet d’observer l’allure de la cellule et son noyau.


La microscopie électronique permet d’observer des ultrastructures cellulaires.

3. Repérer l’organite responsable de la synthèse d’ATP, visible sur le cliché B. Une mitochondrie est observable au centre du cliché.

4. Préciser le principe du traitement préalable à l’observation utilisé pour le cliché C afin de mettre en évidence le noyau. Une coloration d’éléments caractéristiques du noyau (acides nucléiques) permet de le mettre en évi-

dence en MO.

Exercice 2 Étude morphologique de cellules sanguines

1. Identifier les trois structures caractéristiques d’une cellule eucaryote observables sur le granulocyte de la première photographie. On observe la membrane plasmique (délimitation de la cellule), le cytoplasme et le noyau.

2. Indiquer l’ultrastructure cellulaire manquante dans les hématies. Il n’y a pas de noyau dans les hématies.

3. Calculer la taille d’un granulocyte sachant qu’une hématie mesure en moyenne 7 mm.

Err atum : une hématie mesure 7 m et non pas 7 mm.

Un granulocyte est environ 4 fois plus grand qu’une hématie : 4 x 7 = 28 m

4. Justifier l’ancien terme polynucléaire utilisé pour nommer les granulocytes à partir de la seconde observation microscopique. Les granulocytes semblent posséder plusieurs noyaux sur les clichés.

5. En comparant les 2 clichés qui correspondent au même type de granulocyte, expliquer comment un seul noyau polylobé peut apparaître sous la forme de deux noyaux. La profondeur de champ est très faible en MO. Lors de la mise au point, on peut avoir l’impression de

voir plusieurs noyaux (polynucléaire) alors qu’il n’y en a qu’un, mais irrégulier.

Exercice 3 Ultrastructures cellulaires

1. Identifier les différentes ultrastructures de la cellule numérotées de 1 à 5.

1 Noyau

2 Réticulum endoplasmique granuleux

3 Appareil de Golgi

4 Mitochondrie

5 Membrane plasmique

2. Nommer la molécule responsable de l’information génétique contenue dans le noyau. L’ADN est la molécule contenant l’information génétique.


3. Schématiser l’ultrastructure 5 en précisant le nom des molécules impliquées. Il n'y a pas de schéma modèle. Il s’agit simplement de représenter la bicouche lipidique avec au moins

une protéine intégrée dans la membrane et une protéine extrinsèque.

Exercice 4 Suivi des déplacements de protéines dans la cellule

N.B : sur le schéma, les protéines radioactives sont représentées par les petits ronds rouges.

1. Localiser précisément les protéines radioactives lors de la 5e, la 20e et la 240e minute.

Localisation des protéines radioactives

5e minute REG

20e minute Golgi

240e minute Extracellulaire

2. Décrire le trajet d’une protéine radioactive synthétisée. La protéine est synthétisée au niveau des ribosomes du REG. Elle est exportée via l’appareil de Golgi.

Enfin, elle est libérée hors de la cellule.

3. Indiquer le lieu de synthèse des protéines. Les protéines sont synthétisées au niveau des ribosomes (libres ou liés au REG).

4. Nommer l’organite permettant de produire l’énergie nécessaire à la synthèse et au transport des protéines. L’énergie est produite au niveau des mitochondries.

Exercice 5 Échanges entre appareils

1. Justifier l’appellation « tissu épithélial » du premier schéma. Le tissu de l’illustration est un tissu frontière : tissu épithélial.

2. Identifier les deux pôles A et B de la cellule. A : pôle apical.

B : pôle basal.

3. Décrire la cellule et en déduire le type d’épithélium. Les cellules de l’épithélium proposé sont rectangulaires. Le noyau est du côté basal. Les membranes

présentent des replis du côté apical.

Il s’agit d’un épithélium simple : une seule couche de cellules.

4. Préciser le nom de la structure sur laquelle repose l’épithélium. L’épithélium repose sur une lame basale.

5. Déduire le rôle du tissu représenté en observant que les microvillosités figurant au niveau de la légende A permettent d’augmenter la surface de la membrane plasmique. L’épithélium présenté est impliqué dans des phénomènes d’échange en raison de l’augmentation de sa

surface.

6. Reconnaître des éléments du schéma sur la photographie en MET. Sur la photographie en MET, on reconnaît de nombreuses cellules rectangulaires épithéliales (à

l’exception d’une) avec un noyau basal et des replis de la membrane au niveau du pôle apical.


1. À partir du sens correspondant aux racines cyt(o) et hist(o), déduire les définitions des termes cytologie et histologie. • Cytologie : étude de la cellule.

• Histologie : étude des tissus (cellulaires).


2. Rappeler le terme associé à l’étude des organes et des appareils. L’étude des organes et appareils s’appelle l’anatomie.

3. Rechercher le sens du mot organologie dans un dictionnaire et montrer qu’il s’agit d’un faux ami. L’organologie est l’étude des instruments de musique : c’est un faux ami.

QCM

Indiquer la (ou les) proposition(s) juste(s). 1 La cellule ci-dessous n’est pas une cellule eucaryote car : a. elle n’a pas de noyau b. elle a des cils c. elle n’a pas d’organite d. elle a une forme allongée 2 La microscopie optique permet d’observer : a. un organe b. un tissu c. une mitochondrie d une cellule

3 La microscopie électronique à transmission utilise : a. des photons b. des rayons X c. des électrons

4 Un colorant hydrophile se fixe sur une structure : a. hydrophile b. hydrophobe c. acide d. mitochondriale

5 La membrane plasmique contient : a. des lipides organisés en bicouche b. des protéines c. de l’ADN d. des protéines organisées en bicouche

6 Les ultrastructures cellulaires qui possèdent une double membrane sont : a. le ribosome b. le réticulum endoplasmique c. la mitochondrie d. le cytosquelette

7 La mitochondrie est un organite impliqué dans : a. la synthèse d’ATP b. la fabrication d’énergie chimique c. le maintien de la forme de la cellule

8 Le dessin ci-dessous illustre : a. un tissu conjonctif b. un tissu épithélial simple c. un tissu épithélial stratifié

9 Les sécrétions exocrines des cellules glandulaires se font : a. dans le sang


b. dans un canal communiquant avec le milieu extérieur c. dans le tissu conjonctif

10 La cytologie est l’étude : a. des tissus b. du cytoplasme c. des cellules

Chapitre 3 – Organisations du squelette et du système nerveux 1

Chapitre 3 Organisations du squelette et du système nerveux CAPACITÉS

> Identifier les principaux éléments constitutifs des systèmes nerveux central et périphérique

> Décrire l’organisation d’un nerf

> Schématiser, annoter et orienter un neurone

> Potentiel de repos

Activité 1 Identifier les principaux os du squelette axial et appendiculaire

1. Classer, à partir des indications du Doc. 2, les os du squelette présentés sur le Doc. 1 selon qu’ils appartiennent au squelette axial ou au squelette appendiculaire.

Squelette axial Squelette appendiculaire

Os du crâne Côte Vertèbre Sternum Sacrum Coccyx Os du bassin

Omoplate Clavicule Humérus Radius Ulna Os du carpe, métacarpiens et phalanges Fémur Tibia Fibula Os du tarse, métatarsiens et phalanges

2. Nommer les os du squelette appendiculaire au contact des ceintures. Les os du squelette appendiculaire au contact des ceintures (et présents sur le schéma) sont :

• Ceinture pelvienne : fémur ;

• Ceinture scapulaire : humérus.

3. Comparer la structure des membres supérieurs et inférieurs en commentant leur organisation de la partie proximale à la partie distale.

Proximal Médian Distal 1 os 2 os Nombreux os

Membres supérieurs Humérus Radius

Ulna

Os du carpe

Métacarpiens

Phalanges

Membres inférieurs Fémur Tibia

Fibula

Os du tarse

Métatarsiens

Phalanges

4. Identifier sur le Doc. 1, et à l’aide d’un modèle anatomique de squelette, les os longs, les os courts, les os plats et les os irréguliers.

2 Partie 2 Appareil locomoteur et motricité

Os longs Os courts Os plats Os irréguliers

Fémur Clavicule Humérus Radius Cubitus Métacarpiens Phalanges Tibia Fibula Métatarsiens

Rotule Os du poignet

Os du crâne (parié-tal, frontal…) Côtes Sternum Omoplate

Vertèbres Bassin

Activité 2 Disséquer un encéphale et comprendre son organisation

1. Réaliser les différentes étapes du Doc. 3 en notant les différentes observations demandées. Protocole à suivre.

2. Comparer les éléments observables lors de l’étape 1 du Doc. 3 sur un encéphale de mouton et sur la maquette d’un encéphale humain présentée dans le Doc. 4. Le cerveau humain est plus grand. Il est replié sur lui-même et forme ainsi des sillons (en plus grand

nombre que celui du mouton). La moelle épinière n’est pas dans le prolongement du tronc cérébral.

3. Montrer, à partir du cerveau entier observé lors de la dissection du Doc. 3, que les fissures appartiennent à un même hémisphère. À observer.

4. Localiser sur la coupe d’encéphale du Doc. 5 la répartition en zones de la matière blanche et de la matière grise, en utilisant les termes centrale et périphérique. La matière (ou substance) blanche est dans la zone centrale tandis que la matière grise est dans la zone

périphérique.

Activité 3 Comprendre l’organisation et la structure de la moelle épinière

1. Identifier un rôle du squelette par rapport à la moelle épinière d’après le Doc. 6. La colonne vertébrale protège la moelle épinière et facilite son organisation.

2. Montrer, à partir du Doc. 6 et du Doc. 7, que la moelle épinière peut permettre de mettre en relation certains éléments du SNP et le cerveau, et préciser lesquels. Les nerfs rachidiens (du SNP) sont mis en relation avec le SNC grâce à la moelle épinière.

3. Localiser la substance grise (plus foncée) et la substance blanche sur la coupe transversale de la moelle épinière du Doc. 8. La substance grise est centrale tandis que la substance blanche est périphérique.

4. Comparer la répartition de la substance blanche et de la substance grise dans la moelle épinière à la répartition de ces substances observée dans le cerveau. La répartition de la substance blanche et grise est inversée entre l’encéphale et la moelle épinière.


Activité 4 Identifier les différents éléments d’un neurone

1. Annoter le dessin de neurone du Doc. 9 en vous aidant de la description de la cellule proposée. Erratum : le chiffre 3 correspond à l’ensemble de la région contenant 4 (myéline) et 5.

1 Dendrites

2 Corps cellulaire

3 Axone

4 Myéline

5 Arborisation terminale

2. Le corps cellulaire étant à l’origine de la substance grise et les axones de la substance blanche, localiser sur le Doc. 8 et le Doc. 5 l’emplacement des corps cellulaires. Dans l’encéphale, les corps cellulaires sont périphériques et dans la moelle épinière, ils sont centraux.

3. Identifier les éléments indiqués par les flèches sur le Doc. 10. Les éléments indiqués par des flèches sont des neurones (classiques et géants).

4. Donner les caractéristiques des régions A, B, C et D.

A Zone contenant de nombreuses dendrites

B Zone contenant des grands corps neuronaux (cellules de Purkinje)

C Couche dense de petits corps neuronaux

D Zone de débouché des axones

5. Justifier que les régions A, B, C soient de la substance grise et que la région D soit de la substance blanche. Les axones (myélinisés) sont essentiellement dans la zone D : il s’agit donc de la substance blanche.

Activité 5 Mesurer le potentiel de repos et comprendre son établissement

1. Justifier la valeur de la ddp avant pénétration de l’électrode R1 dans l’expérience présentée dans le Doc. 11. Lorsque les deux électrodes sont dans un même compartiment, il n’y a pas de différence de potentiel.

La ddp = 0.

2. Analyser l’expérience et donner la valeur de la ddp d’un neurone au repos, appelée aussi potentiel de repos. On constate qu’entre l’intérieur et l’extérieur d’un neurone (au niveau de l’axone), le potentiel est

différent. Une ddp de – 62 mV existe : c’est le potentiel de repos.

3. Préciser, avec des données chiffrées issues du Doc. 12, les différences de concentration des ions de part et d’autre du neurone, à l’origine du potentiel de repos. Il y a quasiment 9 fois (440/50) plus de sodium dans le milieu extérieur que dans le cytoplasme et 200

fois (400/2) moins de potassium.

4. Montrer que la pompe sur le Doc. 13 peut expliquer en partie les résultats obtenus à partir du Doc. 12. La pompe sodium-potassium permet de transférer des ions sodium dans le milieu extracellulaire (d’où

une répartition plus importante dans le compartiment extracellulaire). Elle permet de transférer des

ions potassium dans le milieu intracellulaire (cytoplasme). Il y a donc plus d’ions potassium dans le

cytoplasme.


5. Faire le lien entre la pompe sodium-potassium et l’établissement du potentiel de repos. La répartition « anormale » du sodium et du potassium nécessite de l’énergie (hydrolyse de l’ATP en

ADP) qui est apportée au niveau de la pompe.

6. Indiquer la valeur probable du potentiel de repos en présence d’ouabaïne, une molécule inhibitrice de la pompe. L’ouabaïne inhibe la pompe et empêche la création d’un gradient de concentration des ions potassium

et sodium. En supposant que le potentiel de repos soit dû à la répartition asymétrique de potassium et

de sodium, l’ouabaïne entraîne un potentiel de repos de valeur nulle.

Activité 6 Dilacérer un nerf et comprendre son organisation

1. Définir le terme dilacérer. « Dilacérer » signifie « mettre en pièces ». N.B. : il ne s’agira pas de transformer le morceau de viande

en bouillie.

2. Identifier dans le protocole les étapes d’extraction, de dilacération et d’observation.

Extraction Étapes 1-4

Dilacération Étape 5

Observation Étapes 6-9

3. Réaliser le protocole décrit dans le Doc. 14. Protocole à suivre.

4. Schématiser l’observation microscopique. Il n'y a pas de schéma modèle. Attention : les petits « fils » blancs correspondent aux neurones.

5. Qualifier la structure du nerf. Un nerf a une structure composée de nombreux fils (« polyfibrillaire »).

6. Montrer que le Doc. 15 est conforme à la réponse de la question 5. Le nerf est un ensemble de neurones parallèles (ce qui correspond à la réponse de la question 5).

7. Légender le cliché de droite du Doc. 15.

1 Épinèvre

2 Périnèvre

3 Vaisseau sanguin (peu visible avec la légende)

4 Fascicule


Exercice 1 Identification d’os

1. Légender le dessin. Cf. tableau ci-dessous.

2. Préciser pour chaque os annoté s’il appartient au squelette axial ou appendiculaire.

Légende Appartenance à un type de squelette

1 Scapula Appendiculaire

2 Humérus Appendiculaire

3 Ulna Appendiculaire

4 Fibula Appendiculaire

5 Côte Appendiculaire

6 Colonne vertébrale Axial

7 Os iliaque Axial

3. Identifier un os long, un os irrégulier, un os plat.

Os long Humérus

Os irrégulier Os iliaque

Os plat Côte

4. Donner le terme générique des os courts de la main. Les os courts de la main sont les os du poignet (les « carpes »).

5. Justifier le terme de levier pour les os longs des membres. Un levier est d’autant plus efficace que le point d’appui est éloigné du lieu où s’exerce la force. Les os

longs des membres (l'humérus par exemple) sont donc de bons leviers.

Exercice 2 Étude du cerveau

1. Citer le type de coupe effectuée sur le cerveau présenté. La coupe présentée est une coupe frontale.

2. Identifier la zone du cerveau entourée. La partie entourée est l’hémisphère gauche.

3. Compléter les annotations a, b et c.

a Substance grise

b Substance blanche

c Fissure longitudinale

4. Nommer un type de cellule présent dans le cerveau. Les neurones sont des cellules présentes dans le cerveau.

5. Citer les autres éléments du système nerveux central. Le système nerveux central contient, en plus du cerveau, : - le cervelet ; - la moelle allongée ; - la moelle épinière.

Le cerveau, le cervelet et la moelle allongée correspondent à l’encéphale.


Exercice 3 Observation par imagerie médicale

1. Rappeler l’intérêt de l’imagerie médicale. L’imagerie permet d’observer l’intérieur du corps humain de manière non invasive (sauf lorsque l’on

injecte des produits de contraste par exemple).

2. Faire correspondre les clichés 1 à 3 avec un des trois plans de coupe proposés sur le cliché de radiologie.

Cliché 1 OMv

Cliché 2 OMx

Cliché 3 OMz

3. Faire correspondre les différences de couleurs observées pour les tissus du cerveau sur les clichés avec les deux types de substance retrouvés dans le SNC. Les zones sombres correspondent à la substance grise. Les zones grises correspondent à la substance

blanche.

N.B. : les zones blanches correspondent aux os et les zones noires aux cavités.

4. Expliquer l’origine des deux types de substance. La substance blanche correspond aux axones (myéline) tandis que la substance grise correspond aux

corps cellulaires des neurones.

N.B. : d’autres cellules sont présentes.

Exercice 4 Moelle épinière et système nerveux périphérique

1. Nommer la structure osseuse protectrice de la moelle épinière. La moelle épinière est protégée par la colonne vertébrale.

2. Identifier la zone riche en corps neuronaux de la moelle épinière. La zone riche en corps neuronaux correspond à la substance grise : il s’agit de la zone centrale.

3. Annoter le schéma, en localisant l’épinèvre, l’endonèvre, le périnèvre, un nerf, un fascicule et un axone.

1 Nerf

2 Fascicule

3 Axone

a Épinèvre

b Périnèvre

c Endonèvre

4. Schématiser un neurone. Un neurone est schématisé en bas de la page 50 du manuel.

Exercice 5 Illustration du potentiel de repos

1. Nommer la grandeur représentée par la valeur – 70 mV mesurée sur le schéma. La valeur mesurée correspond au potentiel de repos.

2. Préciser la valeur qui serait obtenue si les deux électrodes étaient du même côté de la membrane. La valeur mesurée serait égale à 0.


3. Expliquer le rôle central de la pompe sodium-potassium dans l’établissement et le maintien de cette valeur. La pompe sodium-potassium permet de créer une différence de concentration en potassium et en so-

dium de part et d’autre de la membrane plasmique.

4. Justifier la nécessité de l’hydrolyse de l’ATP lors du fonctionnement de la pompe. Créer une différence de concentration en ions de part et d’autre de la membrane nécessite un apport

d’énergie qui est fourni grâce à l’hydrolyse de l’ATP.


1. Le liquide céphalo-rachidien est un liquide dans lequel baignent le cerveau et la moelle épinière. Expliquer la formation du mot, en faisant en particulier le lien entre le sens de la racine rachid(o) et la moelle épinière. Le liquide céphalo-rachidien (plutôt appelé aujourd’hui liquide cérébro-spinal) est un liquide dans

lequel baignent le cerveau (céphalo ou cerebr(o)) et la moelle épinière (appelée aussi moelle spinale).

La moelle épinière est dans le prolongement (axe) du tronc cérébral, d’où le terme « rachidien ».

2. Retrouver dans le cours les termes dérivés des racines cost(o), cox(o), cervic(o), neur(o) et osté(o).

Cost(o) Côte

Cox(o) Os coxal

Cervic(o) Cervical

Neur(o) Neurone

Osté(o) Périoste (autour de l’os)

3. Rechercher dans un dictionnaire le sens de névralgie et justifier la construction du mot sachant que le suffixe -algie signifie « douleur ». Une névralgie est une douleur (-algie) en rapport avec un nerf sensitif (nevr(o)).

QCM

Indiquer la (ou les) proposition(s) juste(s). 1 La membrane blanche qui recouvre l’os (sauf au niveau des articulations) est appelée : a. moelle blanche b. substance blanche c. moelle jaune d. périoste 2 Dans l’os compact, les cellules osseuses s’organisent : a. en couronne autour d’un canal b. en fibres c. en délimitant des cavités pour la moelle 3 Les os plats servent plutôt : a. de protection b. de levier c. de pièces intermédiaires entre deux os


4 La radiographie présentée ci-dessus concerne : a. la ceinture scapulaire b. la cage thoracique c. la ceinture pelvienne d. l’ensemble des métatarsiens 5 L’ulna appartient au segment : a. proximal b. médian c. distal

6 La photographie obtenue par MEB représente : a. un nerf b. un muscle c. un neurone d. une fibre de collagène 7 Le SNP contient : a. la moelle épinière b. la moelle allongée c. les nerfs crâniens d. les nerfs rachidiens 8 Le potentiel de repos d’un neurone : a. a pour origine une différence de charges entre les deux faces de la membrane b. est obtenu grâce à un transport actif d’ions c. peut se mesurer avec un tensiomètre 9 Un neurone possède : a. un corps cellulaire b. de nombreux axones c. des dendrites entourées d’une gaine de Schwann 10 L’articulation de la hanche met en jeu : a. un liquide synovial dans une cavité synoviale b. l’os coxal et l’humérus c. des extrémités d’os de nature cartilagineuse d. des ligaments

Chapitre 4 – Influx nerveux et contraction musculaire 1

Chapitre 4 Influx nerveux et contraction musculaire CAPACITÉS

> Caractériser l’influx nerveux (potentiel d’action)

> Analyser des expériences mettant en évidence les propriétés de l’influx nerveux au niveau du neu-

rone et du nerf

> Identifier les éléments constitutifs du muscle strié squelettique et décrire l’organisation hiérarchisée

du muscle à la myofibrille

> Schématiser un sarcomère

> Présenter simplement le glissement des myofilaments

> Identifier les constituants d’une jonction neuromusculaire et expliquer son fonctionnement

Activité 1 Montrer le fonctionnement mécanique des muscles squelettiques lors du mouvement

1. Identifier les os représentés sur le Doc. 1. 1 - Fémur

2 - Fibula

3 - Tibia

2. Localiser sur le schéma le corps musculaire d’un muscle, ainsi que le tendon correspondant, en précisant son lieu d’insertion. 2 - Corps musculaire

3 - Tendon

Le tendon est inséré entre un muscle et un os.

3. Justifier l’utilisation de l’adjectif squelettique à propos des muscles présentés dans le Doc. 1. Les muscles squelettiques sont attachés (par les tendons) au squelette, d’où leur nom.

4. Proposer la définition d’un ligament (élément 4 du Doc. 1) par comparaison à un tendon. Un ligament est inséré entre deux os.

5. Nommer les muscles 1 et 2 du Doc. 2, d’après les informations données. 1 - Triceps

2 - Biceps

6. Préciser l’état de chacun des muscles antagonistes lors de la flexion ou de l’extension du coude. Lors de la flexion, le biceps est contracté et le triceps est décontracté. Lors de l’extension, le biceps est

décontracté et le triceps est contracté.

Activité 2 Dilacérer un muscle squelettique afin d’observer sa structure

1. Réaliser le protocole décrit dans le Doc. 3. Protocole à réaliser.

2. Schématiser l’observation microscopique. Il n'y a pas de schéma modèle. Attention cependant : on observe des myofibrilles dont certaines déchi-

rées lors de la dilacération.

3. Qualifier la structure du muscle du Doc. 3 et la comparer à celle observée pour le nerf


dilacéré (activité 6, chapitre 3). Le muscle est composé de myofibrilles de même que le nerf est composé de neurones.

4. Comparer les deux clichés de microscopie optiques du Doc. 4. La structure du muscle strié squelettique apparaît comme très ordonnée : nombreuses fibrilles paral-

lèles et observation de bandes (stries). La structure du muscle lisse présente une organisation moins

ordonnée.

5. Justifier, à partir des clichés du Doc. 4, l’utilisation des adjectifs strié et lisse pour les muscles présentés. Les stries du muscle squelettique justifient l’utilisation de l’adjectif strié et leur absence celui de lisse.

Activité 3 Expliquer le mécanisme moléculaire de la contraction

1. Nommer les différentes structures A, B, a et b identifiables sur le schéma du Doc. 5. N.B. : le A est dans l’image (sans trait).

a - Tendon

b - Muscle

A - Fibre musculaire

B - Myofibrilles

2. Identifier les enveloppes 1 et 2. 1 - Épimysium

2 - Périmysium

3. Proposer un rôle pour le vaisseau sanguin figuré en C sur le schéma du Doc. 5. Le vaisseau sanguin permet d’amener le dioxygène et le glucose au niveau des cellules musculaires

afin de permettre la synthèse d’ATP (aspect énergétique).

4. Comparer l’organisation d’un muscle à celle d’un nerf (cf. chapitre 3, Doc. 14). La comparaison du schéma de l’organisation d’un nerf (doc 15 p. 47) et du schéma de l’organisation

d’un muscle (p. 64) permet d’observer des similitudes.

Organisation d’un nerf Organisation d’un muscle

Le muscle et le nerf contiennent du tissu conjonctif (irrigué par des vaisseaux sanguins). Dans le

muscle, des faisceaux de fibres contiennent des cellules allongées (fibres). Dans le nerf, des fascicules

contiennent des cellules allongées (axones des neurones).


5. Nommer l’élément 3 du Doc. 6. L’élément 3 correspond à un sarcomère.

6. Identifier les myofilaments 1 et 2. 1 - Myosine

2 - Actine

7. Faire correspondre les coupes C1, C2 et C3 aux coupes transversales du Doc. 6. C1 - C

C2 - B

C3 - A

8. En utilisant le Doc. 6 et le Doc. 8, légender la coupe longitudinale du Doc. 7. 1 - Bande I

2 - Sarcomère

3 - Bande A

4 - Bande H

9. Reproduire le contenu du cercle rouge du Doc. 7 et identifier ses éléments à partir des indications du Doc. 6. On observe des coupes de myosines (ronds larges) entourées de coupes d’actines (petits points).

10. Localiser les disques Z visibles dans le Doc. 9, puis comparer la longueur d’un sarcomère dans un muscle relâché ou contracté. Les disques Z sont les rectangles noirs épais aux deux extrémités des schémas (et photos). Ils délimi-

tent un sarcomère. La taille d’un sarcomère est plus petite dans un muscle contracté.

11. Comparer la longueur des filaments épais de myosine et des filaments minces d’actine dans chacun des états du muscle (A et B). La taille des filaments d’actine et de myosine ne varie pas en fonction de l’état contracté ou relâché du

muscle (il y a coulissement).

12. Montrer que les observations du Doc. 9 permettent de conclure au coulissement d’un des myofilaments le long de l’autre lors de la contraction musculaire. Les longueurs des filaments d’actine et de myosine restent inchangées. Cependant, la longueur du

sarcomère varie : il y a un recouvrement actine/myosine qui s’explique par le coulissement des fila-

ments d’actine le long des filaments de myosine.

13. Indiquer la conséquence sur le muscle de la contraction des sarcomères. La contraction des divers sarcomères entraîne un raccourcissement du muscle.

Activité 4 Comparer l’influx nerveux au niveau du neurone ou du nerf

1. Donner la valeur de la ddp (différence de potentiel) du neurone avant stimulation indiquée dans le Doc. 10 et rappeler le nom qui est donné à ce potentiel. La ddp est de –70 mV. Il s’agit du potentiel de repos.

2. Décrire l’évolution de la ddp lors des trois phases (A, B et C) du potentiel d’action. La ddp de potentiel passe de –70 mV à + 40 mV. Puis la ddp reprend sa valeur initiale (–70 mV) après

l’avoir légèrement dépassée (– 80 mV).

3. Faire correspondre les variations de ddp visibles dans le Doc. 10 avec les termes dépolarisation, repolarisation et hyperpolarisation, sachant que ces termes sont en relation avec la valeur de la ddp de départ. A - Dépolarisation

B - Repolarisation


C - Hyperpolarisation

4. Évaluer la durée totale d’un potentiel d’action. Le potentiel d’action dure environ 4 ms (observable sur l’axe des abscisses du doc 10).

5. Montrer à l’aide du Doc. 11 qu’il existe une intensité minimale de stimulation afin de déclencher une réponse du neurone. S1 et S2 ne déclenchent pas d’action. Il faut une stimulation d’intensité au moins égale à S3 afin de

déclencher le potentiel d’action.

6. Comparer l’amplitude de la réponse du neurone aux stimulations S3, S4 et S5. S3, S4 et S5 induisent des potentiels d’action identiques.

7. Énoncer la loi du tout ou rien de l’excitabilité des neurones en rapport avec les observations du Doc. 10 et du Doc. 11. Il faut une stimulation d’intensité suffisante pour déclencher l’apparition d’un potentiel d’action. Une

fois le seuil de déclenchement dépassé, le potentiel d’action est toujours identique.

8. Analyser et comparer les résultats de l’excitation d’un neurone et d’un nerf à partir du Doc. 11 et du Doc. 12. Contrairement au neurone seul, la réponse aux stimulations augmente avec l’intensité de la stimula-

tion.

9. Énoncer la loi de sommation du nerf, dite « d’excitabilité croissante puis maximale ». Il faut une stimulation suffisante pour déclencher une réponse d’un nerf. La réponse augmente en

fonction de l’augmentation de la stimulation. Il existe une excitabilité maximum (qui correspond à

l’excitation de tous les neurones du nerf.)

Activité 5 Décrire les événements conduisant à la contraction du muscle

1. Identifier le type de muscle du Doc. 13, en justifiant la réponse donnée. Le muscle est un muscle squelettique car il est strié.

2. Annoter le Doc. 13. A - Muscle

B - Neurone (axone terminal)

C - Jonction neuromusculaire

3. Montrer que le motoneurone a plusieurs points de contact avec les myocytes. Les divers contacts neurone/muscle sont observables sur la photographie en MEB.

4. Nommer la cellule présynaptique et la cellule postsynaptique décrites dans le Doc. 14. On raisonne en fonction du sens de transmission de l’information (pré = avant et post = après).

La cellule présynaptique est le neurone. La cellule postsynaptique est la cellule musculaire.

5. Légender le schéma.

1 Mitochondrie

2 Vésicule

3 Membrane présynaptique (membrane plasmique du neurone)

4 Membrane postsynaptique (membrane plasmique du myocyte)

5 Acétylcholine (ACh)

6 Fente synaptique


6. Décrire chronologiquement les évènements, en partant de l’excitation du neurone à la contraction du muscle et en utilisant les résultats des différentes activités. - Le potentiel d’action se propage le long de l’axone en direction du bouton terminal. - Il permet la libération de l’acétylcholine (stockée dans les vésicules) au niveau de la fente synap-

tique. - L’acétylcholine se fixe sur des récepteurs de la cellule musculaire. - La fixation de l’acétylcholine provoque des réactions qui aboutissent au coulissage des filaments

d’actine liés aux disques Z le long des filaments de myosine. - Le raccourcissement des sarcomères entraîne la contraction du muscle.

Exercice 1 Organisation d’un muscle

1. Citer les trois types de muscles rencontrés dans le corps humain. On distingue les muscles lisses, les muscles striés et le muscle cardiaque.

2. Nommer les deux structures présentées sur le muscle du schéma. 1 - Tendon

2 - Muscle proprement dit

3. Mettre en relation la contraction ou le relâchement d’un muscle strié squelettique et la locomotion. Les muscles striés squelettiques sont attachés aux os qui agissent comme des leviers et des points

d’appui. La contraction (et la décontraction) musculaire permet le mouvement des os et peut se tra-

duire par des actions complexes : la locomotion.

4. Préciser l’intérêt de la présence de terminaisons nerveuses au niveau du muscle. Les terminaisons nerveuses au niveau des muscles permettent de faire intervenir une commande ner-

veuse dans les phénomènes de contraction et de décontraction.

Exercice 2 Le potentiel d’action

1. Rappeler l’origine du potentiel de repos en précisant sa valeur. Le potentiel de repos est dû à une différence de concentration en ions (en particulier sodium et potas-

sium) de part et d’autre de la membrane. Sur le document, sa valeur est de – 60 mV.

2. Nommer et présenter les phénomènes ayant lieu lors des trois temps d’un potentiel d’action. Les trois temps d’un potentiel d’action sont : - la dépolarisation : la ddp devient nulle puis positive ; - la dépolarisation : la ddp retrouve la valeur de départ ; - l’hyperpolarisation : la ddp devient plus négative que la valeur de départ puis retourne à la valeur de

départ.

3. Décrire l’évolution de l’amplitude de ce potentiel d’action en cas de stimulation de plus forte intensité. Une stimulation d’intensité supérieure entraînera la même réponse : c’est la loi du tout ou rien.

4. Indiquer si la loi du tout ou rien est applicable au nerf. La loi du tout ou rien n’est pas applicable au nerf. En effet, l’augmentation de la stimulation entraîne

la réponse d'un plus grand nombre de neurones et donc une réponse d’amplitude plus importante.

Exercice 3 Observation d’un sarcomère

1. Préciser dans quelle cellule la structure ci-contre peut être observée. L’observation est réalisée dans un myocyte.

2. Indiquer le nom des deux types de myofilaments présents dans le sarcomère. Les deux types de myofilaments présents dans le sarcomère sont l’actine et la myosine.

3. Expliquer l’apparence des bandes A, I et H observables sur le document en fonction de leur


composition en myofilaments. La myosine est un filament épais et l’actine est un filament fin. Cela explique l’aspect des différentes

bandes. La bande A contient de la myosine et de l’actine ainsi que de la myosine seule (bande H). La

bande I ne contient que de l’actine. La bande H ne contient que de la myosine.

4. Décrire l’évolution de la taille et de l’apparence des bandes lors d’une contraction. Lors de la contraction, la bande I diminue car l’actine coulisse le long de la myosine.

Exercice 4 Conduction de l’influx nerveux au niveau du nerf

1. Interpréter les résultats pour les chocs électriques inférieurs à 5 μA. Les chocs électriques inférieurs à 5 microampères sont insuffisants pour déclencher un potentiel

d’action.

2. Décrire l’évolution des réponses pour des excitations dues à des chocs électriques compris entre 10 et 20 μA et donner le nom de la loi correspondante. La réponse du nerf augmente avec l’augmentation des chocs électriques (entre 10 et

20 microampères). C’est la loi de sommation.

3. Commenter les valeurs obtenues pour des chocs électriques de 20 μA et 25 μA. Pour les chocs électriques supérieurs à 20 microampères, la réponse ne varie pas : tous les neurones du

nerf sont excités.

4. Comparer les résultats obtenus ici pour un nerf avec ceux que l’on obtiendrait pour un axone isolé. Dans le cas d’un neurone isolé, un seul type de réponse est possible une fois le seuil d’excitabilité

franchi. C’est la loi du tout ou rien.

Exercice 5 Étude de la jonction neuromusculaire

1. Nommer les cellules 1 et 3 du document. 1- Neurone

3 - Myocyte

2. Identifier les éléments caractéristiques de la cellule 3. On observe les myofibrilles (points) dans la cellule musculaire.

3. Préciser le nom de l’espace entre les deux cellules (noté 2) et indiquer le mode de transmission de l’information à ce niveau. L’espace entre les deux cellules est la synapse. L’information se transmet entre les deux cellules sous

forme chimique.

4. Citer le neurotransmetteur présent dans les vésicules présynaptiques. Le neurotransmetteur impliqué est l’acétylcholine.


Grâce à l’étymologie, proposer une définition pour chacun des mots suivants : thoracentèse ; gonalgie ; tendinite ; chondrocyte.

Thoracentèse Prélèvement du liquide (ou de l’air) placé dans l’espace situé entre les côtes et le diaphragme grâce à une seringue (ponction)

Gonalgie Douleur au niveau du genou

Tendinite Inflammation des tendons

Chondrocyte Cellule du cartilage


QCM

Indiquer la (ou les) proposition(s) juste(s).

1 Le muscle mis en évidence est : a. un muscle lisse b. un muscle strié c. un muscle squelettique d. le triceps 2 Un tendon sert à relier : a. deux os b. deux muscles c. un muscle et un os d. un ligament et un os 3 Le sarcoplasme est : a. un réticulum b. une membrane c. un cytoplasme 4 Le potentiel d’action : a. est dû à la pompe sodium-potassium b. finit par une hyperpolarisation c. débute par une dépolarisation d. est une sommation 5 La loi du tout ou rien s’applique : a. au neurone b. au nerf c. à la synapse

6 Les bandes larges et foncées dans l’image correspondent à : a. la ligne Z b. la bande I c. la bande A d. la bande H 7 Un sarcomère : a. est une unité contractile b. est une bande blanche


c. change de taille lors de la contraction 8 L’actine : a. est un filament épais b. est une myofibrille c. est liée à la strie Z d. est une protéine 9 L’acétylcholine : a. est un neurotransmetteur b. est sécrétée par les myocytes c. se fixe sur des récepteurs présynaptiques d. est une molécule

Chapitre 5 – Exemples d’atteintes de l’appareil locomoteur et du système nerveux central 1

Chapitre 5 Exemples d’atteintes de l’appareil locomoteur et du système nerveux central CAPACITÉS

> Expliquer le principe de la radiographie

> Comparer scanographie et radiographie

> Présenter l’imagerie par résonance magnétique (IRM)

> Repérer les signes cliniques et paracliniques des atteintes de l’appareil locomoteur

> Identifier les facteurs de risques

> Associer les symptômes au dysfonctionnement physiologique

> Justifier les traitements

> Expliquer les conséquences d’une lésion de la moelle épinière en fonction de sa gravité et de sa

localisation

> Comparer les conséquences d’une atteinte de l’encéphale en fonction de sa localisation

Activité 1 Comprendre les mécanismes responsables de la myopathie de Duchenne

1. Recenser dans le texte du Doc. 1 les signes cliniques de la myopathie de Duchenne. Les signes cliniques de la myopathie de Duchenne présentés dans le texte sont successivement : - une faiblesse musculaire des membres inférieurs ; - une faiblesse musculaire des muscles du dos ; - une faiblesse musculaire des muscles des membres supérieurs ; - une faiblesse musculaire des muscles respiratoires ; - une faiblesse du muscle cardiaque.

2. Comparer l’état des fibres musculaires sur les deux coupes du Doc. 2. Dans le cas d’un sujet atteint de myopathie, le tissu musculaire régresse par rapport à un sujet non atteint.

3. La protéine CPK est présente dans les myocytes : faire le lien entre la réponse à la question précédente et la mise en évidence dans le sang des patients atteints de myopathie d’une concentration excessive de la protéine CPK. La protéine CPK passe dans le sang lors de la dégradation des cellules musculaires. Son taux augmente.

4. Justifier, à partir du Doc. 3, l’expression de « maladie évolutive » utilisée dans le Doc. 1. La maladie évolue dans le temps. De plus en plus de cellules musculaires sont touchées.

5. Montrer que les conséquences de la myopathie de Duchenne décrites dans le Doc. 1 sont en accord avec l’observation des muscles au cours du temps. La destruction des cellules musculaires peut expliquer l’apparition des faiblesses musculaires.

6. Localiser, à partir du Doc. 4, la dystrophine chez un sujet non atteint de la myopathie de Duchenne. La dystrophine est située à proximité de la membrane plasmique.

7. Comparer la présence de la dystrophine sur les deux coupes du Doc. 4. La dystrophine est beaucoup moins présente chez un sujet atteint de la myopathie de Duchenne.

8. Définir les termes sarcolemme et sarcoplasme du Doc. 5. • Sarcolemme : membrane plasmique des myocytes.

• Sarcoplasme : cytoplasme des myocytes.

Partie 2 Appareil locomoteur et motricité

9. Montrer que les schémas du Doc. 5 sont compatibles avec les résultats présentés dans le Doc. 4. Le myocyte du sujet atteint de myopathie de Duchenne ne possède pas de dystrophine (sur le schéma et

sur les coupes en immunofluorescence).

10. Citer l’élément extracellulaire et l’élément intracellulaire liés par la dystrophine à l’aide du Doc. 5. L’élément extracellulaire lié à la dystrophine est le collagène tandis que l’élément intracellulaire est la

myofibrille.

11. Proposer une explication de la faible résistance à l’effort des myocytes des sujets atteints de myopathie, grâce au Doc. 4 et au Doc. 5. L’absence de dystrophine aboutit à une moindre cohésion des fibrilles et à une fragilité accrue du

muscle.

12. Justifier le terme dystrophinopathie utilisé pour la myopathie de Duchenne. L’étymologie du mot signifie « maladie de la dystrophine ».

13. À partir du Doc. 4, préciser simplement l’objectif d’une thérapie génique dans le cas de la myopathie de Duchenne. La thérapie génique aboutirait à réparer, remplacer ou apporter le gène responsable de la présence de la

dystrophine.

Activité 2 Distinguer la radiographie et la scanographie

1. Schématiser le résultat de la radiographie d’une bille de plomb (métal dense) dans un estomac en utilisant les informations du Doc. 6. Le plomb arrête les rayons ; on aura donc un cercle blanc sur un fond noir.

2. D’après les connaissances acquises dans le chapitre précédent, expliquer le lien entre les symptômes d’une hernie discale et la radiographie présentée dans le Doc. 6. L’hernie discale correspond au déplacement d’un disque intervertébral que l’on peut observer sur la

radiographie (Doc 6). Des racines nerveuses sensitives peuvent alors être activées et amener une

sensation de douleur. Le cas le plus fréquent est la lombosciatique : douleur suivant le trajet du nerf

spinal (S1).

3. Justifier la forme annulaire du matériel contenant le tube à rayons X visible dans le Doc. 7. La forme annulaire permet aux émetteurs de rayons de tourner autour de l’individu.

4. Présenter les points communs et les différences entre radiographie et scanographie. La radiographie et la scanographie utilisent toutes les deux des rayons X, qui sont plus ou moins absorbés

par les tissus. Dans le cas d'une radiographie, les rayons non absorbés sont révélés par un film

photographique (ou par un détecteur électronique). Mais dans le cas d'une scanographie, les rayons X,

en fonction de leur absorption par les tissus, donnent plusieurs informations qui doivent être traitées

informatiquement pour donner une image.

5. Rechercher sur un site de prévention les dangers liés aux rayons X. Les dangers des rayons X sont apparus rapidement d’autant plus qu’ils étaient utilisés à des doses

importantes et pour des mesures qui ne le nécessitaient pas. Les effets nocifs dépendent de la dose, de

la fréquence et de la durée d’exposition. Ces effets se traduisent par des atteintes cellulaires (peau, œil,

cellules sanguines) : brûlures, cancers et malformations fœtales (dans le cas d’une exposition aux rayons

X d’une femme enceinte).

6. Expliquer pourquoi le pupitre de commande, derrière lequel se trouvent les manipulateurs en radiologie lors de l’enregistrement des images, est séparé du lieu d’examen par une vitre


plombée. La vitre plombée arrête les rayons X et protège le manipulateur. En effet, les effets liés aux rayons

augmentent en fonction de la dose reçue. Sans protection, le manipulateur en radiologie recevrait trop

de rayons lors de son travail.

Activité 3 Expliquer la conséquence d’une fracture de la moelle épinière

1. Identifier la technique d’imagerie médicale utilisée dans le Doc. 8. Le document 8 présente une radiographie (en fausses couleurs).

2. À l’aide du schéma de droite, décrire précisément la situation observable sur l’image de gauche. La partie droite de la vertèbre présente de nombreuses lésions.

3. Montrer que, dans la situation présentée sur le cliché du Doc. 8, la colonne vertébrale ne joue plus son rôle de protection. La colonne vertébrale est un ensemble d’os. Elle contient la moelle épinière, élément fragile, et lui assure

une protection physique. Sur le cliché du Doc. 8, la colonne vertébrale n’entoure plus complètement la

moelle épinière : cette dernière peut donc être facilement abîmée.

4. À partir du Doc. 9 et du Doc. 10, décrire précisément les trajets d’une information sensitive et d’une information motrice. Le trajet d’une information sensitive est : - excitation d’un capteur sensoriel (main) ; - transmission par un nerf jusqu’à la moelle épinière (en passant par la racine dorsale) ; - transmission par un nerf jusqu’au système nerveux central où elle est traitée.

Le trajet d’une information motrice volontaire est : - transmission d’un ordre du système nerveux central par un nerf le long de la moelle épinière ; - transmission vers le muscle par un nerf (en passant par la racine ventrale) ; - contraction ou décontraction du muscle.

5. Déduire quelle serait la conséquence sur la motricité du muscle schématisé au Doc. 9 d’une section de la moelle épinière en position 1 ou en position 2. Une section en position 2 n’aurait a priori pas d’effet sur le fonctionnement du muscle. Une section en

position 1 entraînerait l’impossibilité de la transmission d’une commande du système nerveux central.

6. Compléter la phrase : « Une section de la moelle épinière coupe la transmission de l’information nerveuse entre le cerveau et les nerfs situés au-_________du point de section. »

Le mot manquant est : « dessus ».

Activité 4 Distinguer l’IRM de la scanographie

1. Indiquer, à partir du texte et du schéma du Doc. 11, les différentes étapes de la réalisation d’une IRM. Les étapes d’une IRM sont : - injection (pas systématique) d’un produit de contraste ; - création d’un champ magnétique statique afin d’aligner les protons de l’organisme ; - rotation des bobines responsables de radiofréquences autour du patient et enregistrement des signaux

produits (qui dépendent des protons) ; - analyse informatique des résultats et conversion en image interprétable.


2. Montrer les points communs et les différences entre la scanographie et la radiographie.

Radiographie Scanographie IRM

Rayonnement RX RX Champ magnétique et ondes radio

Mesure Une mesure Plusieurs mesures avec axes différents

Plusieurs mesures avec axes différents

Origine de l’image obtenue

Image directe Traitement informatique

Traitement informatique

3. Comparer les dangers pour le patient d’un examen par scanographie ou par IRM. L’absence de l’utilisation de rayons très énergétiques (RX) rend l’IRM moins dangereuse que la

scanographie même s’il existe des contre-indications (question suivante).

4. Justifier la liste des contre-indications de l’IRM présentée dans le Doc. 12. • Le produit de contraste peut donner lieu à des allergies.

• Les ondes magnétiques peuvent interférer avec les dispositifs électroniques et les corps métalliques.

• L’examen s’effectue dans un tube fermé pouvant déclencher une crise de claustrophobie.

• Le fœtus est fragile : on essaye d’éviter l’exposition aux rayonnements (même faibles).

Activité 5 Étudier un exemple de maladie du système nerveux central

1. Repérer les côtés gauche et droit sur les clichés d’IRM du Doc. 13 présentés selon une orientation normalisée (chapitre 1). Sur les deux clichés, la partie gauche du cerveau est à droite sur l’image.

2. Localiser les lésions du cerveau observables sur les clichés. Les lésions mises en évidence correspondent à la partie gauche, externe, antérieure (et couvrant la partie

inférieure-supérieure).

3. Montrer que les données du Doc. 13 illustrent le fait que l’hémisphère d’un côté (droit ou gauche) contrôle la sensibilité et la motricité de l’autre côté du corps. Les symptômes concernent la partie droite du corps pour des lésions de la partie gauche du cerveau.

4. Expliquer que certains symptômes de Monsieur X présentés dans le Doc. 13 peuvent s’expliquer au regard du Doc. 14. L’aire de Broca semble lésée sur les clichés d’IRM. Cela peut expliquer ses difficultés d’expression.

Exercice 1 Myopathie de Duchenne

1. Commenter le cliché présenté. Sur le cliché, on observe une dégradation des fibres musculaires.

2. Relier la myopathie de Duchenne au dysfonctionnement du système locomoteur. La myopathie de Duchenne se traduit par une dégradation des muscles. La locomotion est due à une

série de contraction/décontraction des muscles liés aux os. Le non-fonctionnement des muscles entraîne

des problèmes locomoteurs.

3. Préciser le rôle que joue la dystrophine dans la dégradation du muscle. La dystrophine permet de protéger les muscles en créant un lien entre le collagène extracellulaire et les

myofibrilles.


4. Préciser les techniques de diagnostic de la myopathie de Duchenne. La myopathie de Duchenne peut être mise en évidence par des problèmes locomoteurs. Il est possible

également de rechercher la mutation génétique correspondante (analyse génétique), l’absence de

dystrophine (immunofluorescence) et d’observer l’aspect microscopique des tissus musculaires

(histologie).

Exercice 2 Lésions d’un nerf rachidien

1. Indiquer le trajet de la commande motrice pour aller du cortex cérébral au muscle. La commande motrice suit le trajet : cortex cérébral / moelle épinière / nerf rachidien / muscle.

2. Préciser le lieu de passage du nerf moteur et du nerf sensitif dans les racines à l’aide des expériences décrites ci-dessus. La section 3 entraîne l’absence de transmission de l’information motrice : la commande motrice passe

donc par la racine antérieure. La section 2 entraîne l’absence de transmission de l’information sensitive :

la commande sensitive passe donc par la racine postérieure.

3. Décrire les conséquences motrices et sensitives sur la patte de l’animal de la section 1. La section 1 entraîne la perte des transmissions des informations sensitives et motrices.

Exercice 3 Conséquences d’une lésion

1. Nommer la partie visible du squelette sur le cliché présenté. On observe des vertèbres de la colonne vertébrale sur le cliché.

2. Établir le lien entre la structure nommée dans le document et la moelle épinière. La colonne vertébrale protège la moelle épinière.

3. Préciser les conséquences d’une lésion de la moelle épinière sur les muscles commandés par des nerfs situés au-dessous de la lésion. L’information ne peut être transmise au SNC lorsque la lésion de la moelle épinière est entre le nerf

impliqué et le SNC.

4. Définir les termes tétraplégie et paraplégie en expliquant la construction de ces deux mots. « Tétra » signifie « 4 ». Une tétraplégie est une paralysie des 4 membres (en général en lien avec une

lésion de la moelle épinière).

« Para » signifie « à côté ». Une paraplégie est une paralysie désignant en général la paralysie des deux

membres inférieurs (et éventuellement du tronc inférieur).

Exercice 4 Comparaison de techniques d’imagerie médicale

1. Faire correspondre les trois clichés à trois techniques d’imagerie médicale. A - Radiographie

B - Scanographie

C - IRM

2. Identifier les deux structures A et C. • A correspond aux os du crâne.

• C correspond à l’encéphale.

3. Préciser le type de rayonnements utilisés pour chacune des trois techniques. A - Rayons X

B - Rayons X

C - Rayonnements magnétiques et ondes radio

4. Expliquer les différences de contraste du cliché A. Les parties claires du cliché A correspondent aux parties denses de la tête qui ont arrêté les rayons.


Exercice 5 IRM à la suite d’un AVC

1. Indiquer les signes d’apparition d’un AVC. Les signes cliniques pouvant faire suspecter un AVC sont : - faiblesse d’une partie du corps ; - perte d’une partie du champ visuel ; - problèmes de langage soudain ; - céphalée aiguë inhabituelle.

2. Décrire les étapes de la prise en charge d’une personne en cas de suspicion d’AVC, en précisant la technique d’imagerie médicale utilisée habituellement pour établir le diagnostic. La prise en charge d’un patient avec suspicion d’AVC doit être très rapide. Un examen utilisant l’IRM

permet de confirmer le diagnostic.

3. Justifier la variabilité des séquelles d’un AVC après avoir décrit la structure de l’encéphale. L’encéphale possède plusieurs zones distinctes impliquées dans des fonctions précises. En fonction de

la zone touchée, les symptômes seront donc différents.


Rattacher chacun des termes proposés à la définition qui lui correspond, à l’aide des radicaux et préfixes ci-dessus. a-4

b-1

c-2

d-3

QCM

Indiquer la (ou les) proposition(s) juste(s). 1 La myopathie de Duchenne est : a. une maladie des muscles b. une maladie du tronc cérébral c. une maladie des os 2 La dystrophine : a. est localisée autour des myofibrilles b. permet la contraction des sarcomères c. améliore la cohésion des fibres musculaires d. arrête le potentiel d’action 3 Le diagnostic d’une myopathie de Duchenne s’effectue : a. par IRM b. par scanographie c. par tests génétiques d. par dosage de la créatine phosphokinase


4 L’observation ci-dessus a nécessité : a. un scanner b. un appareil à IRM c. des rayons X d. des rayons magnétiques 5 Une lésion de la colonne vertébrale empêche le fonctionnement : a. du cervelet b. des nerfs situés au-dessous c. des nerfs situés au-dessus d. des nerfs proches de la lésion

6 La photographie ci-dessus représente : a. le résultat d’une IRM b. la conséquence d’un AVC c. une lésion de la moelle d. une coupe histologique 7 Les lobes du cerveau : a. ont des fonctions différentes b. peuvent coopérer c. contiennent le cervelet et la moelle épinière 8 Un AVC peut correspondre à : a. une artère cérébrale bouchée b. une hémorragie c. une fracture d. une absence de dystrophine 9 Parmi les pathologies du SNC, on a : a. la myopathie de Duchenne b. l’AVC c. les lésions de la moelle épinière

Chapitre 6 – Nutrition et équilibre alimentaire 1

Chapitre 6

Nutrition et équilibre alimentaire

CAPACITÉS

➢ Différencier aliments et nutriments.

➢ Classer les nutriments en macronutriments et micronutriments, en molécules organiques et

minérales.

➢ Associer protides, glucides, lipides, vitamines et minéraux à leurs rôles principaux : énergé-

tiques, structuraux, fonctionnels.

➢ Distinguer, parmi les biomolécules, polymères, dimères et monomères.

➢ Exposer l’importance de l’eau dans l’organisme.

➢ Distinguer les notions de besoins quantitatifs et qualitatifs.

➢ Identifier des facteurs de variation des besoins quantitatifs et qualitatifs.

➢ Établir un bilan énergétique à partir des dépenses et des apports.

➢ Comparer une ration alimentaire à des valeurs de référence.

➢ Calculer et interpréter l’IMC.

➢ Identifier les facteurs de risques de l’obésité.

➢ Identifier les conséquences pathologiques de l’obésité.

➢ Présenter les traitements de l’obésité.

➢ Repérer les signes cliniques et paracliniques de malnutrition.

➢ Identifier les facteurs de risques de malnutrition.

➢ Identifier l’origine qualitative ou quantitative de la carence.

Activité 1 Rappeler l’organisation des macromolécules biologiques

1. Nommer, dans le Doc. 1, les monomères (une unité) et les polymères (plusieurs unités).

Monomères Oses, acides aminés

Polymères Glycogène, insuline

2. Montrer que le nombre de dipeptides (2 acides aminés liés) différents, construits à partir des 20 acides aminés retrouvés dans les protéines, est très élevé. Il existe 20 possibilités pour le premier acide aminé et 20 possibilités pour le second acide aminé.

Le nombre de combinaison possible est donc de 20 × 20 = 400 dipeptides différents.

Remarque : cela peut être expliqué aisément avec un arbre de probabilité.

3. Conclure sur la variété importante de la composition en acides aminés des protéines. Les protéines contenant un grand nombre d’acides aminés (> 100), le nombre de combinaisons pos-

sibles est très grand. (> 20100).

4. Déduire du Doc. 1 et du Doc. 2, le résultat de l’hydrolyse totale de glycogène et d’un triglycéride. L’hydrolyse du glycogène donne des oses.

L’hydrolyse du triglycéride donne du glycérol et des acides gras.

Remarque : on peut ajouter que l’hydrolyse de la protéine donne des acides aminés.

5. Justifier l’appellation « simplification moléculaire » utilisée pour caractériser l’hydrolyse de l’insuline, du glycogène et des triglycérides. La simplification moléculaire signifie que les macromolécules ont été hydrolysées en monomères. Ces

derniers sont en nombre restreint (20 acides aminés seulement par exemple pour des milliers de pro-

2 Partie 3 Appareil digestif et nutrition

téines différentes).

6. Expliquer pourquoi les aliments du Doc. 3 peuvent être qualifiés « d’aliments composés » et non « d’aliments simples » en s’appuyant sur leurs constituants. Les aliments composés contiennent plusieurs types de macromolécules.

Activité 2 Mettre en évidence des constituants de la pomme de terre

1. Effectuer les protocoles expérimentaux du Doc. 4. Réalisation du protocole.

Sur les illustrations proposées, on observe qu’un dépôt noir s’est formé avec l’eau iodée mais que le

biuret n’a pas changé de couleur.

2. Nommer, en utilisant le tableau d’interprétation du cours (1.B. Identification des composants d’un aliment), la ou les biomolécule(s) mise(s) en évidence grâce au protocole du Doc. 4. La pomme de terre contient de l’amidon mais ne contient pas de protéines.

Remarque : la seconde assertion est à nuancer par rapport au seuil de détection du biuret.

3. Réaliser le protocole présenté dans le Doc. 5. Réalisation du protocole.

4. Calculer la masse d’eau perdue par la pomme de terre et en déduire le pourcentage d’eau. Exemple de calculs à partir des résultats fournis dans le doc 5 :

Meau = (30-6,5) = 27,5 g.

% d’eau = (27,5/30) × 100 = 91 %.

5. Comparer les résultats avec le tableau de composition de la pomme de terre du Doc. 6. Conclusion à partir des résultats fournis dans le doc 5.

Le pourcentage d’eau doit être comparé à 79 % (79 g dans 100 g).

La mesure de la teneur en eau à partir des résultats exprimés est très supérieure aux résultats donnés

dans le doc 6.

Activité 3 Réaliser une dissection afin d’observer quelques organes internes

Erratum : le titre de l’activité n’est évidemment pas celui indiqué. À remplacer par : Calculer une

dépense énergétique.

Remarque : l’équation de Harris et Benedict proposée n’est pas forcément celle utilisée en phy-

sique-chimie pour la santé. L’équation proposée ici est facilement interprétable pour identifier le

sens de l’évolution de la dépense énergétique en fonction du poids, de la taille et de l’âge.

1. Déterminer, à partir de l’équation de Harris et Benedict présentée dans le Doc. 7, les conséquences d’une augmentation de la valeur des trois facteurs utilisés dans le calcul de la consommation en énergie d’un être humain. Les signes + dans l’équation indiquent une augmentation de la dépense énergétique et les signes – une

diminution.

La dépense énergétique basale augmente avec le poids et la taille et diminue avec l’âge.

2. Relier la notion de consommation en énergie et de besoins énergétiques. Calculer, à l’aide du Doc. 7, les besoins énergétiques de la femme et de l’homme du Doc. 8. Indiquer la façon de combler les besoins énergétiques d’un être. Le besoin énergétique doit couvrir la consommation en énergie.

Remarque : ceci à 10 % près.


3. Calculer, à l’aide du Doc. 7, les besoins énergétiques de la femme et de l’homme du Doc. 8. Pour la femme :

Besoins = (10 × 55 + 6,25 × 167 – 5 × 28 -161) × 1,76 = 2 275 kcal.

Pour l’homme :

Besoins = (10 × 66 + 6,25 × 172 – 5 × 82 + 5) × 1,53 = 2 034 kcal.

4. Indiquer la façon de combler les besoins énergétiques d’un être humain. L’être humain comble ses besoins énergétiques par son alimentation.

5. Montrer que l’étiquetage d’un aliment permet d’évaluer l’apport énergétique (Doc. 9). La lecture de l’étiquetage permet de connaître l’apport énergétique. Ici : 160 kcal.

6. Décrire les conséquences d’un apport insuffisant ou excessif par rapport aux besoins d’un individu. Si l’apport est insuffisant, l’individu est censé maigrir. Dans le cas contraire, il est censé grossir.

Activité 4 Distinguer les apports qualitatifs et quantitatifs

1. Calculer l’apport énergétique du régime alimentaire de Monsieur X à partir du Doc. 10. L’apport énergétique de Monsieur X = 130 × 4 + 10 × 4 + 250 × 9 = 2 810 kcal.

2. Vérifier en utilisant les équations de Harris et Benedict que, d’un point de vue énergétique, la consommation de Monsieur X est correcte. Besoins de Monsieur X = (10 × 72 + 6,25 × 176 – 5 × 42 + 5) × 1,76 = 2 842 kcal.

Cette valeur paraît correcte.

3. Montrer, en comparant les données du Doc. 10 et du Doc. 11, que l’apport en macronutriments de Monsieur X n’est pas conforme aux conseils généraux donnés pour un homme de son âge. Les lipides apportent (130 × 9 /2 810) × 100 = 41,6 % des AEJ. C’est beaucoup plus élevé que les

33 % conseillés.

D’autre part, on ne sait rien sur l’origine des lipides (animale ou végétale).

4. Trouver une modification à apporter à l’alimentation de Monsieur X lui permettant de pallier au(x) problème(s) soulevé(s) dans les questions précédentes. Monsieur X doit remplacer une partie de son alimentation lipidique par une alimentation protéique.

5. Illustrer, à l’aide du Doc. 12, les conseils donnés dans le Doc. 11 concernant l’origine des lipides. Les acides gras monoinsaturés peuvent être présents chez les animaux et chez les végétaux. On consi-

dérera donc que les acides gras monoinsaturés d’origine animale apportent 17/2 = 8,5 % de l’apport

calorique conseillé.

Les acides gras saturés sont d’origine animale. Ils apportent 11 % de l’apport calorique conseillé.

Donc les acides gras d’origine animale représentent (11 + 8,5) = 19,5 % de l’apport calorique.

Ils représentent (19,5/30) × 100 = 65 % ce qui représente environ 60 %.

Cela est en accord avec les 60 % de lipides d’origine animale conseillé dans le doc 11.


Activité 5 Utiliser l’IMC afin de mettre en évidence des problèmes de poids

1. À l’aide des informations du Doc. 13, calculer l’IMC de chacun des hommes 1, 2 et 3 du Doc. 14 et interpréter les valeurs.

IMC Interprétation

H1 70/(1,78)2 = 22 Normal

H2 31 Obésité modérée

H3 41 Obésité massive

2. Comparer l’IMC du sportif de haut niveau et celui de l’homme 2 du Doc. 14 et conclure sur l’utilisation de l’IMC comme critère isolé afin d’identifier un surpoids. Les deux IMC sont identiques mais le sportif à certainement une masse musculaire plus importante. Il

faut donc utiliser d’autres critères : mesure des plis graisseux par exemple.

3. Conclure au sujet de l’utilisation pertinente de l’IMC pour la femme enceinte du Doc. 14. L’IMC est élevé mais normal dans le cas étudié. C’est un autre exemple des limites de l’IMC seul.

4. Citer les éléments du Doc. 15 pouvant expliquer l’IMC d’Elsa. Elsa : - mange peu de légumes et de fruits ; - est stressée ; - grignote ; - est sédentaire.

Tout ceci aboutit à un IMC trop élevé.

5. Proposer des mesures hygiéno-diététiques pouvant permettre à Elsa de perdre du poids. Les mesures d’hygiène simple à prendre sont une augmentation de l’activité physique et une diminu-

tion du grignotage. Elsa peut également modifier la nature de ses aliments.

Activité 6 Étudier une carence qualitative

1. Interpréter le résultat des expériences décrites dans le Doc. 17 afin de montrer qu’il ne s’agit pas d’une maladie infectieuse mais d’une carence alimentaire et que la molécule manquante est présente dans la levure. L’expérience montre le lien entre carence et maladie.

L’expérience 2 montre que le contact avec des éléments récupérés chez un malade ne provoque pas la

maladie : il ne s’agit pas d’une maladie infectieuse.

L’expérience 3 permet d’identifier la localisation de la molécule manquante : elle est présente dans la

levure.

2. Préciser à partir du Doc. 18, l’importance des pratiques culinaires dans l’apport vitaminique. Un même produit peut être assimilé ou non selon le mode de préparation. Dans le même ordre d’idée,

on peut parler des vitamines qui sont détruites par la cuisson.

3. Justifier l’existence des cas sporadiques de pellagre décrits dans le Doc. 16 en tenant compte du fait que l’alcoolisme chronique provoque des troubles de l’absorption intestinale. L’alcool diminue l’absorption de la vitamine B3.

4. Commenter les recommandations du Doc. 20 dans le cadre de la lutte contre la pellagre.

Commentaires

Diversité de l’alimentation Diminue la probabilité d’apparition d’une carence

Éducation Permet la prise de conscience

Ajout dans les farines S’apparente à une prise forcée. Permet la généralisation.

Comprimés Approche médicale


Exercice 1 Apport énergétique d’une compote

1. Donner la relation entre kilojoules (kJ) et kilocalories (kcal) en utilisant les données de l’étiquette. 1 kJ = 387/92 = 484/115 = 4,2 kJ.

2. Indiquer (en kJ) la valeur de l’apport énergétique de référence journalier d’un adulte type. La valeur de l’apport énergétique de référence journalier est de 8 400 kJ.

3. Calculer la masse de compote (en grammes) correspondant à cet apport énergétique. Masse de compote correspondante = 8 400/3 870 = 2 kg (= 2 000 g).

4. Donner l’équivalent de cette masse sous forme de pots de compotes. Cette masse correspond à 2000/125 = 16 pots.

5. Expliquer pourquoi il n’est pas concevable de se nourrir exclusivement de compote d’un point de vue nutritif. L’aspect énergétique n’est pas suffisant. L’alimentation doit apporter des nutriments variés.

Exercice 2 Bilan nutritionnel

1. Indiquer les deux types de besoins que doit satisfaire une ration équilibrée. Une ration alimentaire doit couvrir les besoins énergétiques (quantitatifs) et qualitatifs.

2. Déterminer les quantités totales de protides, lipides et de glucides apportés par les repas de la journée. Les repas de la journée apportent :

Protéines 21 + 50 + 3 + 13 = 87 g

Lipides 9 + 50 = 59 g

Glucides 9 + 24 + 24 + 100 + 50 = 207 g

3. Commenter le bilan nutritionnel qualitatif du patient, sachant que les nutritionnistes recommandent une répartition d’environ 4 portions de glucides pour 2 portions de protides et une portion de lipides. Bilan nutritionnel en portions :

Portions recommandées Portions fournies

Protéines 2 (87 / (87 + 59 + 207)) × 7 = 1,7

Lipides 1 (59 / 353) × 7 = 1,2

Glucides 4 (207 / 353) × 7 = 4,1

Le bilan est correct. Il faudrait simplement diminuer un peu les lipides au profit des protéines.

4. Calculer l’apport énergétique global de la ration alimentaire du patient. Apport énergétique = (87 + 207) × 17 + 59 × 38 = 7 240 kJ.

5. Proposer une modification à apporter à l’alimentation du patient, sachant que les dépenses énergétiques journalières pour ce patient sont de 8 000 kJ. L’apport énergétique est insuffisant.

Exercice 3 Étude d’une courbe de croissance

1. Rappeler le mode de calcul de l’IMC. IMC = masse /(taille)2

2. Décrire l’allure des courbes de corpulence du document. L’IMC augmente très rapidement jusqu’à 1 an. L’IMC diminue entre 1 an et 7 ans. L’IMC augmente à

nouveau après 7 ans au moins jusqu’à 18 ans (la courbe ne permet pas d’en dire plus.)


3. Localiser sur le graphique les valeurs de l’IMC de Pierre selon son âge.

4. Analyser la courbe de corpulence de Pierre et conclure. On constate que Pierre a un IMC au-dessus de la moyenne. À 9 ans, il a une IMC compatible avec une

obésité.

5. Indiquer si cette conclusion est concordante avec le mode de vie de Pierre. L’alimentation excessive et mal équilibrée, le grignotage et la sédentarité favorisent l’apparition d’une

obésité.

Exercice 4 Intérêt nutritionnel de différents plats traditionnels

1. Préciser la différence entre un nutriment et un aliment. L’aliment est une substance susceptible de fournir des nutriments. Les nutriments sont la partie des

aliments pouvant être absorbée et être utilisée par l’organisme.

2. Distinguer les macronutriments et les micronutriments en citant les principales familles de molécules impliquées. Les macronutriments sont les protéines, les lipides et les glucides.

Les micronutriments sont les minéraux et les vitamines.

3. Indiquer le rôle des nutriments essentiels et les conséquences d’une carence. Une carence en un nutriment essentiel empêche la réalisation de certaines réactions du métabolisme.

L’absence de ces réactions produit des troubles au niveau de l’organisme (pathologie).

4. Montrer que la lysine est un nutriment essentiel. La lysine n’étant pas fabriquée par l’organisme, mais devant être présente dans les protéines, doit être

apportée par l’alimentation. Son absence entraîne une carence.

5. Justifier l’intérêt des associations présentées dans les plats ci-dessus. Dans les plats présentés, le fait que les céréales apportent peu de lysine est compensé par la présence

de légumineuses qui sont riches en lysine.


Exercice 5 Étude du béribéri

1. Commenter les histogrammes. L’apport de thiamine a diminué de manière significative le nombre de décès.

2. Justifier, à partir du rapport d’investigation, l’utilisation du terme avitaminose concernant le béribéri. La thiamine étant une vitamine, et la carence en thiamine étant responsable du béribéri, on peut utiliser

le terme d’avitaminose (absence de vitamine) pour le béribéri.

3. Indiquer le type de carence responsable du béribéri. Il s’agit d’une carence qualitative : il manque une substance précise.

4. Citer un autre type de carence et donner un exemple. L’anorexie mentale est une carence quantitative : l’apport énergétique est insuffisant.

5. Expliquer pourquoi les nobles à la cour du Japon, qui se nourrissaient essentiellement de riz blanc, étaient plus atteints de béribéri que le reste de la population. Le riz blanc ne contient pas de thiamine.

6. Indiquer la localisation de la thiamine dans un grain de riz, sachant que le riz blanc s’obtient par polissage des grains de riz brun qui aboutit à la disparition de l’enveloppe extérieure. La thiamine se trouve dans l’écorce du riz (enveloppe extérieure).


1. Proposer le sens de ces deux mots en partant de leur construction étymologique. Préciser les définitions à partir d’un dictionnaire médical. Anorexie : sans désir (de faim). L’anorexie est un symptôme qui correspond à une perte d’appétit.

Polyphagie : plusieurs faims. La polyphagie est un besoin excessif de manger.

Remarque : plutôt que polyphagie, il aurait mieux valu mégaphagie… Mais c'est un terme qui n’existe

pas !

2. Dans la terminologie des zoologistes, le terme polyphage désigne un animal qui mange plusieurs animaux ou végétaux différents. Comparer, dans ce cas précis, le sens donné au préfixe poly- en zoologie à celui qui lui est donné en biologie. Poly signifie ici « plusieurs » dans le sens de différent. Le terme est mieux choisi que celui utilisé par

les biologistes.

QCM

Indiquer la (ou les) proposition(s) juste(s). 1 Un nutriment peut servir à : a. éliminer des bactéries b. dégrader un aliment c. fournir de l’énergie à l’organisme d. satisfaire des besoins qualitatifs de l’organisme 2 Un monomère est : a. constitué de polymères b. une unité de structure des macromolécules c. un sel minéral d. une protéine

3 La molécule ci-dessus est : a. un dimère b. un glucide


c. un ose d. un dipeptide 4 Les vitamines sont toujours : a. essentielles b. présentes en petite quantité c. liposolubles d. hydrosolubles 5 Les protides comprennent : a. les protéines b. les acides aminés c. les oses d. les peptides

6 Un aliment doit obligatoirement : a. apporter de l’énergie b. apporter des lipides c. être solide d. apporter des nutriments 7 Dans la classification des aliments en 10 groupes : a. les féculents partagent le groupe des légumineuses b. le lait est dans le même groupe que l’eau c. les viandes sont dans le même groupe que les œufs d. le sel partage le groupe des matières grasses 7 La ration alimentaire doit, chez une personne en bonne santé : a. compenser les dépenses énergétiques b. amener les nutriments essentiels c. favoriser exclusivement un groupe d’aliment

8 L’équation de Harris et Benedict permet de calculer : a. la masse corporelle b. la dépense énergétique c. le taux de cholestérol d. le pourcentage de glucides

9 L’IMC de la personne représentée est sans doute : a. à peu près égal à 19 kg/m2

b. trop élevé c. trop faible

Chapitre 7 – Organisation de l’appareil digestif et digestion 1

Chapitre 7 Organisation de l’appareil digestif et digestion CAPACITÉS

> Identifier les différents organes de l’appareil digestif

> Distinguer glandes annexes et tube digestif

> Comparer l’histologie de différents organes du tube digestif et relier la structure à la fonction

> Exposer les phénomènes mécaniques de la digestion

> Présenter et localiser les étapes de la digestion des différentes biomolécules

> Déduire de l’analyse d’expériences les conditions d’action des enzymes digestives et le rôle de la bile

> Montrer l’importance de l’association des phénomènes mécaniques et biochimiques dans l’efficacité

de la digestion

> Relever l’implication du microbiote intestinal dans la digestion

Activité 1 Expliquer l’intérêt de la fibroscopie dans l’étude du tube digestif

1. Identifier les 7 organes creux composant le tube digestif à l’aide du Doc. 2. Les sept organes creux du tube digestif sont : - la cavité buccale ; - le pharynx ; - l’œsophage ; - l’estomac ; - l’intestin grêle ; - le côlon ; - le rectum.

2. Justifier l’intérêt de la fibroscopie pour l’étude du tube digestif à l’aide du Doc. 1. La fibroscopie permet d’observer visuellement (par l’intermédiaire d’une caméra reliée à un écran) les

parois du tube digestif.

3. Décrire le trajet d’un endoscope lors d’une fibroscopie haute (à partir de la cavité buccale) et lors d’une coloscopie (fibroscopie à partir de l’anus). • Trajet d’un endoscope lors d’une fibroscopie haute : - cavité buccale ; - pharynx ; - œsophage ; - estomac ; - partie haute du duodénum.

• Trajet d’un endoscope lors d’une coloscopie : - rectum ; - côlon sigmoïde ; - côlon descendant ; - côlon transverse ; - côlon ascendant.

4. Expliquer, à partir du Doc. 1 et du Doc. 2, pourquoi l’observation complète du tube digestif par fibroscopie n’est pas possible. La partie comprise entre la partie haute du duodénum et le côlon n’est pas accessible à la sonde.


5. Identifier sur la radiographie du Doc. 2 le type de fibroscopie réalisée. En observant le fibroscope qui épouse le trajet des boyaux, on reconnaît les éléments du côlon : il s’agit

donc d’une coloscopie.

6. Préciser un rôle de la fibroscopie autre que le diagnostic en observant le Doc. 3. La fibroscopie associée à des instruments chirurgicaux permet de réaliser des opérations de

prélèvements.

Activité 2 Comparer l’histologie d’organes du tube digestif et faire le lien avec leur rôle

1. Rappeler la localisation dans le tube digestif des trois coupes du Doc. 4. Il s’agit de situer les trois coupes par rapport au doc 2.

Remarque : l’intestin grêle étant constitué du duodénum, du jéjunum et de l’iléon, les trois termes sont

entourés sur le schéma pour l’emplacement de la dernière coupe.

2. Préciser le type de coupe réalisée pour ces observations microscopiques. Les trois coupes histologiques présentées sont transversales.

3. Donner le rôle des trois tissus présents dans les organes du tube digestif (chapitres 2 et 4).

Tissu Rôle

Tissu épithélial Échange ou protection

Tissu conjonctif Soutien

Tissu musculaire Contraction

4. Légender les observations microscopiques du Doc. 4 à partir des indications du schéma présentant l’organisation histologique de quatre segments du tube digestif du Doc. 5.

1 Lumière 8 Conjonctif

2 Épithélium 9 Muscles

3 Conjonctif 10 Épithélium

4 Muscles circulaires 11 Lumière

5 Muscles longitudinaux 12 Muscles longitudinaux

6 Lumière 13 Conjonctif

7 Épithélium 14 Muscles circulaires


5. Réaliser un tableau comparatif de l’organisation histologique des quatre segments représentés dans le Doc. 5 (épaisseur relative, aspect des tissus).

Épithélium Conjonctif Muscles circulaires

Muscles longitudinaux

Œsophage Lisse Glandes à mucus

Idem Couche épaisse Couche épaisse

Estomac Nombreux replis Glandes tubulaires

Idem Couche épaisse Couche épaisse

Intestin Nombreux replis Idem Couche épaisse Couche épaisse

Côlon Nombreux replis Idem Couche fine Couche fine

Activité 3 Interpréter des expériences sur l’aspect chimique de la digestion

1. À partir des informations du Doc. 6, expliquer pourquoi l’expérience de Réaumur est en contradiction avec l’hypothèse de digestion reposant uniquement sur un processus mécanique. Le morceau de viande est protégé physiquement par le tube. Sa dégradation n’est pas due exclusivement

à une action mécanique.

2. Préciser le rôle des sucs gastriques mis en évidence par l’expérience présentée dans le Doc. 7. Le suc gastrique permet la dissolution de la viande.

3. Expliquer l’objectif du chauffage à 37 °C dans cette expérience. Le chauffage à 37 °C permet de se mettre dans les conditions physiologiques.

4. Montrer que l’ensemble des résultats du Doc. 8 indique que la digestion des graisses nécessite des sels biliaires et des sucs pancréatiques. La présence de chylifères lactescents indique qu’il y a eu digestion des lipides. En absence de sucs

pancréatiques (image de droite), il n’y a pas digestion (chylifères du haut non lactescents). En absence

de sels biliaires (image de gauche), il n’y a pas digestion (chylifères du haut non lactescents). En

présence de sucs pancréatiques et de sels biliaires (images de gauche et/ou de droite), il y a digestion

(chylifères du bas lactescents).

Activité 4 Réaliser et interpréter des expériences d’hydrolyse de l’amidon

1. Réaliser le protocole du Doc. 9 et observer dans le Doc. 10 les résultats expérimentaux pour les essais 1 et les témoins 1. Suivre le protocole.

2. Indiquer l’action de l’amylase. L’amylase dégrade l’amidon en glucose. Cela est mis en évidence par les réactions colorées étudiées

dans le chapitre précédent.

3. Réaliser les expériences du Doc. 9 en incubant les tubes (essais 2 et témoins 2) dans la glace (au lieu de 37 °C) et comparer les résultats expérimentaux du Doc. 10. On observe l’absence de réaction à 0 °C.

4. Nommer les macromolécules présentes dans les cupules en fonction des résultats du Doc. 11. • Violet dans l'EI : amidon

• Orange dans l'EI : un peu d’amidon

• Jaune dans l'EI : pas d’amidon

• Bleu dans LF : pas de glucose


• Rouge dans LF : glucose

Donc, en présence d’HCI : - 0 min : amidon ; - 10 minutes : amidon ; - 30 minutes : hydrolyse partielle (amidon, glucose) ; - 60 min : glucose.

5. Comparer les hydrolyses chimiques et enzymatiques et conclure sur l’intérêt des enzymes digestives. L’hydrolyse chimique est moins rapide que l’hydrolyse enzymatique. La température nécessaire est plus

élevée.

Activité 5 Mettre en relation pH et activité d’une enzyme

1. Décrire l’aspect du tube 2 présenté dans le Doc. 12 et expliquer le phénomène mis en évidence. Le contenu du tube 2 est transparent : les flocons ont été éliminés.

2. Justifier, à partir du résultat précédent, l’intérêt de la présence de pepsine dans le tube digestif. La pepsine permet de dégrader l’ovalbumine (et d’autres protéines en généralisant la réponse).

3. Identifier le paramètre qui varie dans les expériences 2, 4 et 5 du Doc. 13. Le facteur qui varie dans les expériences 2, 4 et 5 est le pH.

N.B. : l’acide ou la soude dans les tubes servent à modifier le pH.

4. Conclure sur l’importance du pH pour l’action de la pepsine. On constate que la pepsine agit à un pH acide.

5. Déduire du Doc. 14 que l’estomac est un lieu d’action adapté à la pepsine. L’estomac est un organe au contenu acide : la pepsine peut y agir.

6. Expliquer en quoi la sécrétion de mucus par les cellules de l’estomac permet de protéger l’épithélium gastrique. Le mucus fait écran entre l’épithélium et le suc acide qui pourrait le détruire.

Activité 6 Définir la spécificité d’une enzyme

1. Citer les catégories de biomolécules auxquelles appartiennent les triglycérides, l’amidon et l’albumine, ainsi que les produits d’hydrolyse attendus.

Type de biomolécules Produits d’hydrolyse attendus

Triglycérides Lipide Glycérol et acide gras

Amidon Glucide Diholosides

Albumine Protéine Peptides

2. À l’aide des données du Doc. 15, préciser l’action de la pepsine sur les différentes biomolécules et justifier le nom de protéase qui lui est associé. La pepsine n’agit que sur les protéines d’où son nom de protéase (le suffixe – ase indiquant une activité

enzymatique).

3. Montrer que les enzymes du Doc. 15 sont spécifiques d’un type de biomolécule, sachant que la spécificité est la capacité de l’enzyme à reconnaître un seul type de molécule et à réaliser une réaction précise. La pepsine n’hydrolyse que les protéines. L’amylase n’hydrolyse que l’amidon. La lipase n’hydrolyse


que les lipides. Il y a spécificité de reconnaissance de l’enzyme envers un substrat. La réaction catalysée

est toujours la même : hydrolyse.

Activité 7 Expliquer le mode d’action de la bile dans la digestion

1. Expliquer, à partir de vos connaissances sur l’hydrophobicité et sur la formation des micelles, les aspects des tubes 1 et 2 du Doc. 16. L’huile est hydrophobe. Elle n’est pas miscible dans l’eau et sa densité est moindre que celle de l’eau.

On obtient donc l’aspect du tube 1. Lorsque l’on mélange, l’huile se disperse en fines gouttelettes dans

l’eau (micelles) et l’aspect macroscopique paraît homogène.

2. Comparer qualitativement (c’est-à-dire sans donner de valeur) les surfaces de contact entre l’huile et l’eau dans le tube 1 et dans le tube 2. La surface de contact entre l’huile et l’eau est plus importante dans l’émulsion.

3. Déduire de la question précédente que l’émulsion est favorable à l’action des lipases sachant qu’une lipase est soluble dans l’eau et est insoluble dans les lipides. La lipase est plus en contact avec l’huile dans le cas d’une émulsion.

4. Préciser le rôle des sels biliaires sachant qu’ils favorisent les émulsions sur la dégradation des lipides. Les sels biliaires permettent les émulsions et donc le contact entre lipase et huile.

Exercice 1 Rôle de l’estomac

1. Légender les régions 1 à 5 du document. 1. Œsophage

2. Sphincter : cardia

3. Estomac

4. Sphincter : pylore

5. Duodénum

2. Préciser l’intérêt des structures 2 et 4 lors du malaxage par l’estomac du bol alimentaire. Les structures 2 et 4 évitent l’expulsion hors de l’estomac du bol alimentaire lors du malaxage.

3. Donner une conséquence possible d’un dysfonctionnement de la structure 2. En cas de dysfonctionnement de la structure 2, des reflux gastriques dans l’œsophage sont possibles

(brûlures).

4. Préciser le type de molécules hydrolysées en présence de pepsine. Les protéines sont hydrolysées par la pepsine.

5. Nommer la technique permettant d’observer la paroi interne de l’estomac. La fibroscopie (haute) permet l’observation de la paroi interne de l’estomac.

Exercice 2 Structures de la paroi intestinale

1. Identifier les différents tissus du schéma et nommer les couches auxquelles ils appartiennent.

Tissus Couches

A Pas un tissu : lumière

B Épithélium Muqueuse

C Tissu conjonctif

D Tissu musculaire Musculeuse

E Tissu conjonctif Séreuse


2. Préciser les rôles des deux couches composant la structure D. Les muscles circulaires permettent le raccourcissement d’un segment ou la diminution du diamètre selon

leur orientation.

3. Nommer les organes du tube digestif présentant une organisation similaire au niveau de leur paroi. Une organisation équivalente des parois est trouvée dans l’œsophage et l’estomac.

4. Indiquer le nom attribué au bol alimentaire au niveau de l’intestin. Dans l’intestin, le bol alimentaire est appelé chyle (présence de nutriments absorbables).

5. Justifier l’intérêt de la séreuse dans les organes compris dans la cavité abdominale. La séreuse protège les organes.

Exercice 3 Étude du transit œso-gastro-duodénal

1. Justifier le nom de l’examen TOGD, en précisant les régions des organes étudiées par cette technique. Il s’agit bien d’un examen TOGD car on observe le trajet, au cours du temps, d’un bol alimentaire de

l’œsophage au duodénum.

2. Nommer les organes A à C observables sur les clichés. A - Œsophage

B - Estomac

C - Duodénum

3. Préciser le cheminement des aliments dans la partie haute du tube digestif, en ordonnant les clichés 1 à 4 de ce document. L’ordre des clichés est 1/3/4/2. Les aliments passent dans l’œsophage, puis dans l’estomac, et enfin dans

le duodénum.

Exercice 4 Organisation du tube digestif

1. Légender le document ci-contre. A - Pharynx

B - Œsophage

C - Estomac

D - Pancréas (peu visible)

E - Gros intestin

F - Petit intestin

G - Rectum

2. Rappeler les différentes régions constituant, d’une part, l’intestin grêle et, d’autre part, le côlon. L’intestin grêle se divise en duodénum, jéjunum et iléon. Le côlon se divise en côlon ascendant, côlon

transverse, côlon descendant et côlon sigmoïde.

3. Préciser la région de l’intestin grêle dans laquelle se déverse le suc pancréatique. Le suc pancréatique se déverse dans le duodénum.

4. Nommer la substance qui s’accumule dans la structure D. Le pancréas produit les sucs pancréatiques.

5. Donner le nom général des pathologies rattachées à une inflammation des structures C et F. • C : gastrite

• F : entérite

6. Indiquer le type de fibroscopie permettant d’observer les régions G et E. Le type de fibroscopie permettant d’observer les régions G et E est la coloscopie.


7. Préciser un rôle autre que diagnostique de la fibroscopie. La fibroscopie permet également la réalisation de gestes chirurgicaux (prélèvements).

Exercice 5 Étude d’enzymes du suc pancréatique

1. Expliquer en quoi le tube 3 est une émulsion. Le tube 3 contient deux phases non miscibles mais présente un aspect macroscopique homogène.

2. Identifier le facteur responsable de l’émulsion. La bile permet l’émulsion (sels biliaires).

3. Expliquer l’acidification du milieu dans l’expérience 3 sachant que l’hydrolyse d’un triglycéride produit des acides gras. Les triglycérides hydrolysés libèrent des acides gras qui acidifient le milieu (et diminuent le pH).

4. Analyser et interpréter les résultats des trois expériences du document ci-dessus. La digestion nécessitant une émulsion (l’enzyme est hydrosoluble et le substrat liposoluble) et une

enzyme, seul le tube 3 présente les conditions nécessaires.

5. Donner les noms de trois enzymes du suc pancréatique sachant que la pancréatine hydrolyse également l’amidon et les protéines. La pancréatine contient des lipases (hydrolyse des lipides), des protéases (hydrolyse des protéines) et

des amylases (hydrolyse de l’amidon).


1. Nommer les différentes racines des éléments observés en parcourant le tube digestif.

1 Bucc(o) (ou stomat(o)

2 Pharyng(o)

3 Oesophag(o)

4 Gastr(o)

5 Enter(o) (duodén(o), jéjun(o) et ilé(o))

6 Col(o)

7 Rect(o)

2. Expliquer le sens des mots suivants à partir des racines et des suffixes correspondants :

Appendicectomie Prélèvement de l’appendice

Stomatoscopie Observation de l’estomac

Entéropathie Maladie de l’intestin

Gastroentérologue Spécialiste des maladies du tube digestif (estomac et intestin)

Pharyngite Inflammation du pharynx

Rectalgie Douleur du rectum

QCM

Indiquer la (ou les) proposition(s) juste(s). 1 Le tube digestif comprend : a. l’intestin b. le pancréas c. l’estomac d. le foie


2 Le schéma ci-dessus illustre : a. la fermeture des sphincters b. le péristaltisme c. la progression du bol alimentaire 3 Le pancréas est : a. une glande annexe b. localisé dans la cavité pelvienne c. connecté au tube digestif grâce à la circulation sanguine d. connecté au tube digestif au niveau du jéjunum 4 Le suc gastrique : a. est une glande annexe b. est riche en acide chlorhydrique c. contient des protéases acides 5 Le microbiote intestinal est présent dans : a. l’intestin b. le foie c. l’estomac d. le côlon 6 L’observation du duodénum est possible par : a. coloscopie b. endoscopie c. fibroscopie œso-gastro-duodénale d. colonoscopie 7 La digestion nécessite : a. des actions mécaniques b. des actions chimiques c. des sécrétions de l’appendice 8 Une enzyme est spécifique car : a. elle n’est présente que dans un organe b. elle n’agit que sur un type de molécule c. elle permet toujours la même réaction d. elle fonctionne à 37 °C 9 La pepsine est une protéase qui agit sur : a. des protéines b. des lipides c. l’amidon


10 Parmi les affirmations suivantes, indiquer celles qui sont vraies : a. 1 correspond à la lumière b. 2 correspond à la musculeuse c. 3 correspond à l’épithélium d. 2 et 3 correspondent à la séreuse

Chapitre 8 – Absorption intestinale 1

Chapitre 8

Absorption intestinale

CAPACITÉS

➢ Relier les caractéristiques structurales de la muqueuse intestinale à sa fonction d’absorption

➢ Expliquer l’absorption de l’eau par osmose

➢ Présenter les voies d’absorption sanguine et lymphatique

➢ Relier les voies d’absorption aux propriétés hydrophobes ou hydrophiles des nutriments

➢ Présenter le principe de la fibroscopie

➢ Montrer ses intérêts dans l’exploration digestive

➢ Identifier les risques liés à la technique

➢ Repérer les signes cliniques de malabsorption

➢ Associer les symptômes au dysfonctionnement physiologique

Activité 1 Décrire la structure de l’épithélium intestinal

1. Rappeler le nom de la couche superficielle des principaux organes du tube digestif visible dans le Doc. 1. C’est le tissu épithélial ou muqueuse.

2. Décrire la particularité anatomique de cette couche observable dans cette portion spécifique du tube digestif. On observe des plis dans la muqueuse.

3. Faire le lien entre l’observation précédente du Doc. 1 et l’image des valvules conniventes du Doc. 2. Chaque pli visible est une valvule connivente.

4. Montrer à partir du Doc. 2 que les valvules possèdent elles-mêmes des repliements et nommer ces structures. Les valvules conniventes possèdent des plis appelés villosités intestinales.

5. Identifier l’ultrastructure cellulaire à l’origine des microvillosités. Les microvillosités sont des replis de la membrane plasmique.

6. Différencier les niveaux d’organisations correspondant aux valvules, villosités et microvillosités observables dans le Doc. 2. Les valvules sont observables au niveau de l’organe, les villosités au niveau des tissus et les microvil-

losités au niveau cellulaire.

7. Comparer la longueur de contact avec l’extérieur de la membrane sans microvillosité (trait bleu) avec celle de la membrane avec microvillosité (trait rose) sur le cliché en bas du Doc. 2. La longueur de contact sans microvillosité serait d’environ 3 µm et 40 fois plus au contact des 20 mi-

crovillosités.

8. Conclure sur l’intérêt physiologique des valvules, des villosités et des microvillosités dans le phénomène d’absorption intestinale. Les différents plis de la muqueuse intestinale augmentent la surface de contact au niveau de la mu-

queuse, et donc l’absorption intestinale.


Activité 2 Comparer les voies d’absorptions liées à la vascularisation

1. Caractériser l’importance de la vascularisation (système circulatoire du sang) dans les villosités en observant le Doc. 3. Les villosités sont richement vascularisées.

2. Commenter et interpréter la distance entre le système circulatoire du sang et la lumière du tube digestif. La distance entre la lumière du tube digestif et les vaisseaux sanguins des villosités est très petite. Ceci

facilite l’absorption intestinale et le passage des nutriments dans le sang.

3. Relier les nutriments du tableau du Doc. 5 aux catégories de biomolécules de l’alimentation. Les acides gras appartiennent aux lipides, le glucose aux glucides et les acides aminés aux protéines.

4. Analyser le tableau du Doc. 5 en mettant en relation, à l’aide du Doc. 4, le compartiment liquidien circulant et la présence des différents nutriments. Les acides gras à chaîne longue sont exclusivement retrouvés dans la lymphe. Les autres catégories de

nutriments passent dans la circulation sanguine.

5. Proposer, à l’aide du Doc. 5, une relation entre la polarité des molécules et leur devenir. Les nutriments les moins polaires rejoignent la lymphe (ils s’associent à d’autres molécules pour for-

mer des lipoprotéines de grosse taille qui ne peuvent entrer que dans les chylifères).

Activité 3 Réaliser une expérience d’échange de matières à travers une membrane biologique

1. Faire un schéma du montage correspondant au protocole décrit dans le Doc. 6 en faisant apparaître l’intérieur de la coquille (compartiment 1) et l’intérieur du bécher (compartiment 2) séparés par une membrane.

2. Préciser le nom de la macromolécule mise en évidence par l’eau iodée dans l’expérience du Doc. 7 et indiquer les couleurs obtenues en cas de test positif ou négatif. Les tests à l’eau iodée sont utilisés pour mettre en évidence la présence d’amidon. Un test négatif est

jaune et un test positif est bleu foncé-noir.

3. Donner les résultats de l’expérience réalisée dans le Doc. 7. Dans le bécher, on observe une couleur foncée et dans la coquille une couleur jaune.

4. Préciser le mouvement des molécules mis en évidence. L’eau iodée est passée du compartiment 1 au 2. L’amidon est resté dans le compartiment 2.

Compartiment 1 (demi-œuf) : contient de l’eau iodée

Compartiment 2 (bécher) : contient de l’amidon

Membrane dénudée


5. Justifier le terme de membrane sélective donné aux membranes biologiques à partir de l’expérience du Doc. 7 dont des exemples de résultats sont donnés dans le Doc. 8. Les membranes biologiques sont des membranes sélectives car certaines molécules peuvent les fran-

chir (eau iodée) et d’autres non (amidon).

6. Préciser le paramètre impliqué dans le passage à travers la membrane mis en évidence. Dans le cas présenté, les petites molécules de diode passent à travers la membrane, mais l’amidon qui

est une macromolécule ne peut franchir la membrane biologique.

7 Indiquer les résultats prévisibles de l’inversion des compartiments (eau iodée dans le bécher et solution d’amidon dans l’œuf). On observera une couleur foncée dans l'œuf et jaune dans le bécher (l'eau iodée passe dans le compar-

timent supérieur et réagit avec l'amidon).

Activité 4 Distinguer les différents types de transports de molécules

1. Préciser, à partir des règles de l’osmose présentées dans le Doc. 9, l’influence sur l’absorption d’eau de la présence d’une quantité excessive de sel dans l’alimentation. Un excès de sel dans l’alimentation se répercutera dans la lumière du tube digestif, ce qui par osmose

entraînera une sortie d’eau du milieu intérieur vers la lumière du tube digestif.

2. Expliquer les problèmes liés à la consommation d’eau de mer. L’eau de mer, très salée, entraîne une perte d’eau et une déshydratation.

3. Mettre en relation la consommation d’énergie et les différences de concentration entre le cytoplasme et le milieu extérieur (lumière du tube digestif) à l’aide du Doc. 10. Le fructose et l’acide oléique, en excès dans la lumière du tube digestif, sont transportés dans le cyto-

plasme sans consommation d’énergie. On dit qu’ils sont transportés dans le sens de leur gradient de

concentration.

Le transport du glucose contre son gradient de concentration nécessite un apport d’énergie.

On note que les transporteurs membranaires peuvent participer au transport dans un sens ou dans un

autre.

4. Justifier le terme de transport actif pour le glucose et de transport passif pour le fructose. On parle de transport passif pour le fructose car il ne nécessite pas d’énergie et de transport actif pour

le glucose car de l’énergie est consommée pour permettre ce transport.

5. Faire le lien entre la polarité (et/ou la solubilité) et la présence ou non d’un transporteur membranaire en comparant les informations du Doc. 10. Les acides gras, apolaires, peuvent traverser directement la membrane plasmique, ce qui n’est pas le

cas des molécules polaires qui nécessitent un transporteur.


6. Faire un schéma du transport du glucose de la lumière intestinale au tissu conjonctif à partir des informations du Doc. 11.

Activité 5 Décrire l’alactasie

1. Déterminer, parmi les aliments de l’histogramme du Doc. 12, ceux qui sont les plus riches en lactose. Les aliments les plus riches en lactose sont situés à droite de l’histogramme : lait et yaourt.

2. Nommer la molécule qui semble impliquée dans les problèmes d’alactasie. Le lactose semble impliqué dans l’alactasie, car ses symptômes sont ressentis après la consommation

de lait et moins après la consommation de beurre.

3. Rappeler dans quelle région de l’intestin grêle se termine la digestion et dans quelle(s) région(s) commence l’absorption intestinale. La digestion se termine au niveau du duodénum (1re portion de l’i.g.) et l’absorption débute à ce même

endroit et au niveau du jéjunum (2e portion de l’i.g.).

4. Comparer la structure des muqueuses intestinales du Doc. 13 et conclure sur la possibilité que l’alactasie soit une malabsorption due à une anomalie structurale de la muqueuse intestinale. La muqueuse intestinale du patient souffrant d’alactasie ne présente pas de différence avec celle d’un

patient sain. L’alactasie ne semble pas être due à une anomalie structurale de la muqueuse intestinale.

5. Indiquer à quel type de déficience l’alactasie peut être attribuée, d’après les Doc. 12, Doc. 13 et Doc. 14. L’alactasie est due à une déficience enzymatique : l’enzyme (la lactase) qui hydrolyse le lactose en

glucose et galactose est non fonctionnelle.


6. Commenter et analyser les résultats de l’expérience du Doc. 15, en considérant que le boudin de dialyse représente l’intestin, avec sa partie intérieure correspondant à la lumière du tube digestif. Le lactose non hydrolysé par la lactase reste dans la lumière du tube digestif et l’absorption intestinale

est déficiente.

7. Déterminer, grâce aux résultats des expériences proposées dans le Doc. 14 et le Doc. 15, la cause des diarrhées décrites dans les symptômes de l’alactasie du Doc. 12. L’accumulation de lactose dans la lumière du tube digestif entraîne une sortie d’eau par osmose, ce qui

est la cause des diarrhées lors de l’alactasie.

8. Déterminer si la lactase est impliquée dans la maladie cœliaque à l’aide des informations du Doc. 14. La lactase est fonctionnelle dans le cas de la maladie cœliaque.

9. Attribuer la maladie cœliaque à une déficience structurale en comparant le Doc. 13 et le Doc. 16. La maladie cœliaque semble due à une absence de replis dans la muqueuse intestinale, ce qui diminue

l’efficacité de l’absorption intestinale.

Exercice 1 Structure de la paroi intestinale

1. Donner un titre aux deux figures et compléter les légendes. Figure 1 : organisation d’une villosité intestinale.

A : entérocytes ; B : chylifère ; C : vaisseaux sanguins ; D : villosité.

Figure 2 : organisation de la paroi intestinale.

G : séreuse ; H : musculeuse ; I : muqueuse ; J : villosité ; K : valvule connivente.

2. Indiquer les structures qui permettent d’expliquer l’importance de la surface d’échange intestinale et préciser la méthode d’observation adaptée à chacune. Les valvules conniventes (K) sont observables à l’œil nu.

Les villosités (D et J) sont observables au microscope optique.

Les microvillosités sont observables au microscope électronique.

3. Nommer le phénomène favorisé par l’augmentation de la surface d’échange. Cela favorise l’absorption intestinale.

4. Comparer la voie utilisée par les nutriments lipidiques pour leur distribution dans l’organisme et la voie utilisée par le glucose. Les acides gras longs empruntent la voie lymphatique et le glucose les vaisseaux sanguins.

Exercice 2 Maladie cœliaque

1. Définir la malabsorption. La malabsorption est une pathologie caractérisée par une mauvaise absorption intestinale.

2. Préciser les deux causes possibles responsables d’une malabsorption. Une malabsorption peut être due à une digestion incomplète des aliments ou à une modification de la

muqueuse intestinale.

3. Identifier sur le document la modification structurelle du jéjunum liée à la maladie cœliaque. On n’observe plus de villosités intestinales.

4. Expliquer les conséquences de cette modification. Cela diminue fortement la surface d’absorption intestinale.

5. Décrire les principales conséquences répercussions pathologiques d’une malabsorption. Une malabsorption provoque des diarrhées et un amaigrissement.


6. Indiquer la précaution à prendre pour les personnes atteintes de cette maladie. Un régime sans gluten est conseillé.

Exercice 3 Mouvements d’eau

1. Calculer, à partir des résultats des expériences ci-contre, la quantité d’eau intracellulaire chez une personne de 70 kg. Eau intracellulaire = 42 – 15,5 – 3 = 23,5 l.

2. Calculer la valeur du pourcentage d’eau chez une personne en utilisant les données ci-contre. 42 × 100/70 = 60 % d’eau.

3. Préciser les conséquences d’une déshydratation importante. Une déshydratation importante représente un risque vital.

4. Nommer les différentes origines de l’eau présente dans le tube digestif. L’eau du tube digestif a une origine exogène (apportée par les aliments et l’eau ingérés) ou endogène

(provient du milieu intérieur et des différentes sécrétions).

5. Indiquer le lieu principal de l’absorption de l’eau dans le tube digestif. L’eau est principalement absorbée au niveau de l’intestin grêle.

6. Expliquer le sens du passage de l’eau à travers la membrane plasmique des entérocytes. L’eau, selon le phénomène d’osmose, va vers le compartiment où les molécules sont les plus concen-

trées, c’est-à-dire de la lumière du tube digestif vers l’intérieur du corps.

7. Préciser les conséquences d’une absorption insuffisante de l’eau dans le tube digestif. Si l’eau reste dans le tube digestif, elle ressortira avec les selles : c’est la diarrhée.

Exercice 4 Suspicion d’alactasie

1. 1Rappeler l’action de la β-galactosidase (appelée aussi « lactase ») sur le lactose. La lactase hydrolyse le lactose pour donner un glucose et un saccharose.

2. Préciser si les oses sont hydrophiles ou hydrophobes et conclure sur la nécessité éventuelle d’un transporteur. Les oses sont hydrophiles. Un transporteur est nécessaire pour traverser une bicouche lipidique (une

membrane biologique).

3. Nommer le transporteur du glucose dans l’entérocyte sachant qu’il nécessite une source d’énergie. C’est un transporteur qui permet le symport de glucose et de Na +.

4. Préciser le trajet du glucose entre l’intestin et la circulation générale sanguine. Le glucose entre dans l’entérocyte au niveau apical par transport actif et sort au niveau basal par trans-

port passif. Il traverse l’endothélium d’un vaisseau sanguin et pénètre la circulation sanguine.

5. Déduire des questions précédentes la conséquence de la consommation de produits laitiers sur la glycémie. La consommation de produits laitiers entraîne une augmentation de la glycémie. Le glucose qui entre

dans le sang provient du lactose ingéré.

6. Interpréter les résultats du test de tolérance au lactose demandé par le médecin. Le test de tolérance au lactose est normal. Le lactose ingéré est hydrolysé et le glucose produit entre

dans le sang et entraîne une hyperglycémie passagère. Par la suite, une glycémie normale est de nou-

veau observée.


Exercice 5 Étude d’une cellule intestinale

1. Nommer la cellule intestinale présentée en justifiant votre réponse. C’est un entérocyte : nous pouvons voir des microvillosités au pôle apical.

2. Orienter la cellule. En haut, pôle apical, en bas pôle basal. Sur les côtés pôles basolatéraux.

3. Légender le schéma. 1 : microvillosité ; 2. REG ; 3 : mitochondrie ; 4 : RE lisse (ou Golgi) ; 5 : endosome ; 6 : noyau.

4. Justifier l’importance de l’ultrastructure (ou organite) 3 par rapport au rôle de la cellule. La mitochondrie est le lieu de production d’ATP, nécessaire à l’absorption de certains nutriments

(dont le glucose).

5. Citer un autre type de cellule présent dans l’épithélium intestinal. Les cellules caliciformes, productrices de mucus.

6. Expliquer pourquoi la fibroscopie n’est pas adaptée à l’étude de cet organe. L’intestin grêle est en position centrale dans le tube digestif (le duodénum est observé en bout de fi-

broscopie haute, et iléon en fin de la fibroscopie basse). Les nombreux replis et la nécessité d’une fibre

optique très longue font que cet organe est rarement observé par fibroscopie.


Rattacher chacun des mots suivants à la définition qui lui correspond, en vous aidant du sens des racines et suffixes proposés ci-dessus. Erratum : il faut remplacer « plaie d'une muqueuse » par « hémorragie rectale de sang rouge non

digéré » pour pouvoir le relier à « rectorragie ».

QCM

Indiquer la (ou les) proposition(s) juste(s). 1 Les cellules de l’épithélium de l’intestin grêle sont : a. des hépatocytes b. des entérocytes c. des vaisseaux sanguins d. des neurones 2 Les villosités intestinales sont : a. des replis de valvules b. des ensembles de valvules


c. des expansions de la membrane plasmique 3 Les villosités intestinales contiennent : a. des chylifères b. des capillaires c. des bronchioles

4 À propos du cliché ci-dessus : a. 1 est une villosité b. 1 est du côté basal de la cellule c. 2 est un ribosome d. 1 est au contact de la lumière

5 Les valvules, villosités et microvillosités permettent : a. d’accroître la surface d’échange b. d’inhiber le microbiote c. de contracter la paroi intestinale

6 Dans le cas ci-dessus, l’eau : a. passe du compartiment vert au compartiment bleu b. passe du compartiment bleu au compartiment vert c. reste immobile 7 L’absorption des acides gras s’effectue : a. par diffusion b. par transport actif c. à travers un canal d. grâce à l’eau

8 Les perméases permettent : a. le transport passif b. le passage de l’eau c. le transport des molécules hydrophobes 9 La malabsorption peut se traduire par : a. une diminution des microvillosités b. une diminution des valvules c. une augmentation des sucs pancréatiques 10 L’osmose est : a. une lyse des mitochondries b. une force exercée sur l’eau en raison d’une différence de concentrations c. un soluté

Chapitre 9 – Anatomie et physiologie cardiaques 1

Chapitre 9

Anatomie et physiologie cardiaques

CAPACITÉS

➢ Identifier les principaux éléments constitutifs du cœur

➢ Caractériser les différentes structures du cœur et les relier à leur fonction

➢ Analyser des enregistrements de l’activité cardiaque et identifier les différentes phases de la

révolution cardiaque

➢ Déterminer le volume d’éjection systolique (VES), calculer fréquence cardiaque (Fc) et débit

cardiaque (Dc)

➢ Identifier les différentes parties du tissu nodal

➢ Analyser des résultats expérimentaux présentant les propriétés du tissu nodal

➢ Expliquer le principe de l’échographie

➢ Repérer l’intérêt diagnostique de l’échographie

➢ Identifier les différentes ondes sur le tracé d’un électrocardiogramme (ECG) normal et les re-

lier aux phases électriques et mécaniques du cycle cardiaque

➢ Calculer la fréquence cardiaque à partir d’un ECG

Activité 1 Comprendre l’organisation du cœur grâce à une dissection

1. Commenter la taille relative des ventricules par rapport aux oreillettes et des ventricules entre eux. Les ventricules sont plus gros que les oreillettes. Le ventricule gauche est plus gros que celui de droite.

2. Conclure, à partir des résultats des expériences décrites dans le Doc. 3, le Doc. 4 et le Doc. 5, le sens de circulation du sang dans le cœur. Le sang entrant par la veine cave dans l’oreillette droite passe dans le ventricule droit et ressort par

l’artère pulmonaire.

Le sang entrant par la veine pulmonaire passe dans le ventricule gauche et ressort par l’aorte.

3. Montrer que ces expériences confirment que les deux hémicœurs ne communiquent pas entre eux. Le liquide injecté dans l’oreillette droite peut uniquement ressortir par le ventricule du même côté.

C’est le même constat pour l’hémicœur gauche.

4. Repérer sur le Doc. 6 les hémicœurs, les oreillettes, les ventricules, ainsi que les structures séparant oreillettes et ventricules (valves auriculo-ventriculaires) et celles séparant artères et ventricules (valves artérielles). OG = oreillette gauche ; OD = oreillette droite ; VG = ventricule gauche ; VD = ventricule droit. Entre

OG et VG et entre OD et VD, il y a des valves auriculoventriculaires.

Des valves artérielles séparent le VG et AO d’une part, et le VD et l’artère pulmonaire d’autre part.

5. Comparer l’épaisseur de la paroi des deux cavités. La paroi du ventricule gauche est plus épaisse que celle du ventricule droit.

6. Montrer que les valves identifiées dans le Doc. 6 permettent d’expliquer les résultats sur le sens de circulation du sang dans le cœur. En s’ouvrant, les valves auriculoventriculaires permettent au sang de passer des oreillettes aux ventri-

cules. Lorsqu’elles sont fermées, elles empêchent le retour du sang vers les oreillettes. De même, les

2 Partie 4 Appareil cardiovasculaire et circulation sanguine

valves artérielles jouent un rôle semblable entre ventricules et artères.

Activité 2 Différents états de remplissage des cavités du cœur

1. Légender le schéma A du Doc. 7, en situant ventricule gauche, ventricule droit, oreillette droite, oreillette gauche, veines caves, aorte, artères pulmonaires.

2. Faire correspondre les étapes 1 à 3 aux schémas. Schéma A = systole ventriculaire = étape 2.

Schéma B = systole auriculaire = étape 1.

Schéma C = diastole = étape 3.

3. À partir du Doc. 8, construire un tableau présentant le nom des 5 phases de la contraction et préciser pour chacune d’entre elles :

– l’état des valves auriculo-ventriculaires (fermées ou ouvertes) ;

– l’état des valves artérielles (fermées ou ouvertes) ;

– le sens de déplacement du sang (compartiment de départ, compartiment d’arrivée).


État des valves auriculo-ventriculaires

État des valves artérielles

Sens de déplacement du sang

Systole ventriculaire isovolumétrique

Fermées Fermées Aucun

Systole ventriculaire isotonique

Fermées Ouvertes Ventricules vers artères

Diastole générale isovolumétrique

Fermées Fermées Veines vers oreillettes

Diastole générale isotonique

Ouvertes Fermées Veines vers oreil-lettes et ventricules

Systole auriculaire Ouvertes Fermées Oreillettes vers ventricules

4. Indiquer le moment précis du cycle cardiaque correspondant à ces deux bruits. Le bruit TOUM a lieu au début de la systole isovolumétrique.

Le bruit TA a lieu au début de la diastole générale isovolumétrique.

Activité 3 Faire correspondre différents paramètres au cycle cardiaque

1. Indiquer à partir des résultats de l’activité 2, l’évolution attendue du volume d’un ventricule pour chacune des cinq phases du cycle cardiaque représentées dans le Doc. 10.

2. Identifier les phases AB, BC, CD, DE et EF du Doc. 10.

3. Décrire pour chacune des phases les caractéristiques du volume et de la pression.

Évolution du volume de sang dans le ventricule

Évolution de la pression dans le ventricule

Phase AB Systole auriculaire

Augmentation Constante

Phase BC Systole ventriculaire isovolumétrique

Constante Augmentation

Phase CD Systole ventriculaire isotonique

Diminution Augmentation puis diminution compensatoire

Phase DE Diastole générale isovolumétrique

Constante Diminution

Phase EF Diastole générale isotonique

Augmentation Constante

4. Calculer le volume d’éjection systolique (VES), c’est-à-dire le volume de sang éjecté dans les artères lors de la contraction du ventricule à partir des données du Doc. 10. VES = 200 – 120 = 80 ml.


5. Montrer, à l’aide du graphe du Doc. 10, que la fermeture des valves correspond à la règle énoncée dans le Doc. 11. Sur le Doc. 11, en B, la pression intraventriculaire devient supérieure à la pression intra-auriculaire.

Les valves auriculoventriculaires se ferment.

En D, la pression intra-aortique devient supérieure à la pression intraventriculaire : les valves arté-

rielles se ferment.

Activité 4 Comprendre l’origine de l’automatisme cardiaque

1. Interpréter l’expérience et l’observation. Un cœur, contrairement aux poumons par exemple, est capable de se contracter lorsqu’il est dénervé et

placé dans du liquide physiologique. On parle d’automatisme cardiaque.

2. Justifier le terme d’automatisme cardiaque et comparer le fonctionnement du cœur avec celui du poumon. L’automatisme cardiaque s’illustre par une poursuite des cycles de contraction/décontraction en dehors

des conditions physiologiques. Ceci n’est pas possible avec les poumons.

3. Nommer précisément le tissu nodal dans lequel on trouve les myocytes nodaux B et C à l’aide du Doc. 13. B : nœud sinusal et C : nœud septal.

4. Montrer la particularité des cellules nodales isolées par rapport aux myocytes classiques. Les cellules nodales isolées sont capables de contraction.

5. Expliquer comment les expériences du Doc. 13 témoignent d’une transmission du rythme de contraction d’une cellule à l’autre.

6. Montrer que les cellules avec les cpm les plus élevés imposent leur rythme aux autres myocytes. Lorsque les cellules B sont associées aux cellules A ou C, elles leur imposent un rythme de contraction

de 100 cpm.

7. Déduire de la comparaison du rythme de contraction des cellules nodales du Doc. 13 et du rythme cardiaque au repos (70 cpm) l’existence d’un contrôle du rythme cardiaque extérieur au cœur. Dans le cœur, les cellules du nœud sinusal imposent un rythme de contraction de 100 cpm. Or le

rythme observé est de 70 cpm. Il doit donc exister un système de ralentissement du cœur qui fonc-

tionne en permanence.

Activité 5 Interpréter un électrocardiogramme (ECG)

1. Relier les ondes P, QRS et T aux évènements du cycle cardiaque du Doc. 14. • P : la contraction des oreillettes, caractérisée par une onde de dépolarisation de petite intensité.

• QRS : la contraction des ventricules, caractérisée par une série d’ondes dont une onde de dépolarisa-

tion peu large, mais de grande intensité.

• T : le relâchement des ventricules, caractérisé par une onde de dépolarisation large et d’intensité

moyenne.

2. Calculer, grâce à l’ECG présenté, le temps qui sépare la contraction de l’oreillette de la contraction du ventricule. Il se passe 0,2 s entre la contraction des oreillettes et des ventricules.

3. Déterminer, à partir des données du Doc. 14, le temps qui sépare deux ondes identiques


successives et en déduire la fréquence cardiaque (Fc) du patient, en battements par minute. On compte 1 seconde entre deux ondes identiques successives. Cela représente un rythme cardiaque de

60 battements par minute.

4. Calculer le débit cardiaque (DC) du patient en utilisant la formule : DC = Fc × VES (VES est la vitesse d’éjection systolique et a pour valeur 70 ml chez ce patient). Dc = 60.70 = 4 200 ml par minute ou 4,2 L/min.

5. Faire correspondre les anomalies électriques des ECG du Doc. 15 aux troubles décrits. • B : extrasystole.

• C : bloc auriculo-ventriculaire.

• D : bradycardie.

• E : tachycardie.

Exercice 1 Structure et fonctionnement du cœur

1. Légender le schéma.

1 : Artère pulmonaire droite. 2 : Veine cave supérieure. 3 : Oreillette droite. 4 : Veine cave inférieure. 5 : Ventricule droit. 6 : Aorte. 7 : Artère pulmonaire gauche. 8 : Veines pulmonaires. 9 : Oreillette gauche. 10 : Ventricule gauche.

2. Donner le résultat attendu d’une injection d’eau dans les vaisseaux notés 3 et 6 d’un cœur isolé. Erratum : le numéro 3 n'est pas un vaisseau mais une oreillette. Il faut donc remplacer la consigne

par : « Donner le résultat attendu d’une injection d’eau dans les vaisseaux notés 2 ou 4 et 6 d’un cœur

isolé. »

• Pour une injection dans le vaisseau 2 ou 4 [écrit 3] : sortie par les vaisseaux 1 et 7.

• Pour une injection dans le vaisseau 6 : il y aura un reflux.

3. Préciser le nom de la structure responsable des résultats précédents. Les valves cardiaques ne permettent le passage du sang que dans un sens.

4. Décrire l’état des différentes cavités (contractées ou non) lors de la systole auriculaire. Lors de la systole auriculaire, les oreillettes sont contractées et les ventricules relâchés.

5. Citer les autres phases d’une révolution cardiaque. Après la systole auriculaire viennent la systole ventriculaire, puis la diastole.

Exercice 2 Étude des phases d’une révolution cardiaque

1. Expliquer à quel moment du cycle cardiaque correspondent les bruits notés « TOUM » et « TA » sur le document présenté. TOUM correspond au début de la systole ventriculaire et TA à la fin de cette systole.

2. Préciser l’origine des deux bruits. TOUM correspond à la fermeture des valves auriculoventriculaires et TA à la fermeture des valves

artérielles.

3. Nommer le type d’examen permettant de mettre en évidence ces bruits. Une auscultation avec un stéthoscope permet d’entendre ces bruits.


4. Indiquer pourquoi l’écoute des bruits permet de calculer la fréquence cardiaque. Chaque révolution cardiaque est caractérisée par les 2 bruits TOUM/TA. En comptant le nombre de

bruits par minute, on peut connaître la fréquence cardiaque.

Exercice 3 Étude de l’automatisme du cœur

1. Citer la caractéristique du fonctionnement cardiaque mise en évidence par le fait qu’un cœur isolé puisse continuer à battre. C’est une mise en évidence de l’automatisme cardiaque.

2. Nommer le type de cellules responsable du phénomène étudié. Ce sont les cellules du tissu nodal.

3. Proposer une explication au résultat de l’expérience 1. Lorsque le nœud sinusal est détruit, le nœud septal prend le relais et impose un rythme plus lent.

4. Expliquer la perte de coordination entre la contraction des oreillettes et des ventricules lors de l’expérience 2. La contraction des cellules au-dessus de la section est entraînée par le nœud sinusal. Les cellules en

dessous ont un rythme de contraction plus lent, qui leur est propre.

Donc les ventricules se contractent moins fréquemment que les oreillettes.

Exercice 4 ECG lors d’un effort physique

1. Nommer les ondes qui se répètent sur un ECG en indiquant celles qui forment un groupe d’ondes. Onde P, groupe d’ondes QRS et onde T.

2. Identifier les ondes et le groupe d’ondes 1, 2 et 3 du document.

3. Associer 1, 2 et 3 aux évènements correspondants de la révolution cardiaque. • Onde 1 : QRS systole ventriculaire.

• Onde 2 : T relâchement des ventricules.

• Onde 3 : systole auriculaire.

4. Déterminer la fréquence cardiaque (Fc) du patient. 19 cycles en 9 secondes, soit 19×60/9 = 127 battements par minute.

5. Comparer la Fc du patient à la valeur classique de repos et conclure. La Fc est plus importante lors d’un effort.

Exercice 5 Variation des débits sanguins

1. Commenter l’évolution de la Fc maximale avec l’âge, à l’aide de la courbe. La Fc maximale diminue avec l’âge.

2. Rappeler la formule du débit cardiaque. Dc = Fc/VES.

3. Compléter la valeur manquante du tableau en utilisant le graphique. Pour un homme de 20 ans, Fc max = 200 battements/minute.

4. Calculer les valeurs maximales et minimales des débits cardiaques pour l’individu sportif et le sédentaire. Homme sédentaire : Dc min = 70 × 70 = 4,9 L/min

Dc max = 200 × 110 = 22 L/min

Homme sportif : Dc min = 50 × 100 = 5 L/min


Dc max = 200 × 180 = 36 L/min

5. Commenter les valeurs des débits en les mettant en relation avec la différence d’activité. Le débit cardiaque augmente fortement pour un homme sportif lors d’une activité.

6. Préciser pourquoi une tachycardie chez une personne n’implique pas forcément une augmentation du débit cardiaque. Une tachycardie (augmentation de Fc) n’entraîne pas forcément une augmentation si elle est compen-

sée par une diminution de VES.


Déduire des racines ci-dessus et des suffixes associés la signification des termes : - coronarite : inflammation des coronaires ; - valvulopathie : pathologie touchant les valves cardiaques ; - cardiologie : étude du cœur.

QCM

Indiquer la (ou les) proposition(s) juste(s). 1 L’oreillette droite communique avec : a. l’oreillette gauche b. le ventricule droit c. les veines caves d. les veines pulmonaires 2 Les valves artérielles séparent : a. l’oreillette gauche du ventricule gauche b. le ventricule gauche de l’aorte c. le ventricule droit des artères pulmonaires d. l’oreillette droite du ventricule droit 3 Le tissu nodal : a. est responsable de l’automatisme cardiaque b. contient le faisceau de His c. est localisé dans l’oreillette d. est un tissu épithélial 4 Les coronaires permettent : a. d’irriguer le cœur b. d’envoyer le sang vers les poumons c. d’envoyer le sang dans l’ensemble de l’organisme 5 La photographie est celle : a. d’un ECG b. d’une électrophorèse c. d’une échographie d. d’une chromatographie

6 La phase représentée est : a. une systole ventriculaire b. une systole auriculaire c. une diastole ventriculaire d. une anémie 7 Les bruits du cœur correspondent : a. au glissement de la séreuse b. à des fermetures de valves


c. au passage du sang dans l’oreillette 8 La relation suivante est juste : a. Fc = VES × DC b. VES = Fc × DC c. DC = Fc × VES d. VES = Fc – DC 9 L’échographie utilise : a. les rayons infrarouges b. les rayons X c. les ultrasons 10 La dépolarisation auriculaire correspond : a. à l’onde T b. à l’onde P c. aux ondes QRS d. au temps entre les ondes

Chapitre 10 – Fonctionnement du système circulatoire 1

Chapitre 10

Fonctionnement du système circulatoire

CAPACITÉS

➢ Schématiser le système circulatoire

➢ Comparer la structure des parois des artères, des veines et des capillaires et établir

un lien avec leur fonction

➢ Présenter la méthode de la mesure de la tension artérielle

➢ Repérer une hypertension ou une hypotension

➢ Identifier les éléments de l’arc réflexe

➢ Analyser des expériences mettant en évidence les rôles des différents éléments de l’arc réflexe

cardiaque

➢ Construire un arc réflexe

Activité 1 Comprendre et schématiser l’appareil circulatoire

1. Identifier les quatre cavités (a, b, c, et d) du cœur sur le Doc. 1. a = OG ; b = VG ; c = VD ; d = OD.

2. Nommer les vaisseaux qui entrent et qui sortent du cœur au niveau des différentes cavités d’après le chapitre précédent. Les veines caves entrent au niveau de l’oreillette droite. Les veines pulmonaires entrent au niveau de

l’oreillette gauche. L’aorte s’extrait du ventricule gauche. Les artères pulmonaires sortent de

l’oreillette droite.

3. Proposer une explication au fait qu’un gros vaisseau soit toujours suivi de petits vaisseaux. Un gros vaisseau se ramifie en plus petits vaisseaux afin d’irriguer toutes les régions du corps.

4. Reconnaître les organes (v, w, x, y et z) du Doc. 2 et indiquer, lorsqu’il y a lieu, la correspondance avec le schéma du Doc. 1. • v = poumons = 1.

• w = cœur.

• x = foie = 3.

• y = côlon = 2.

• z = muscles = 4.

5. Décrire à partir du Doc. 1 le trajet réalisé par le sang passant par les poumons (petite circulation) et celui passant par l’ensemble des organes et tissus (grande circulation) et indiquer pour chacune des deux circulations le rôle principal vis-à-vis du dioxygène. Petite circulation : le sang sort du cœur par les artères pulmonaires, rejoint les poumons où il se charge

en O2 et revient au cœur par les veines pulmonaires.

Grande circulation : le sang oxygéné sort du cœur par l’aorte et passe dans de plus petites artères

jusqu’aux différents organes, qui consomment l’O2 et rejettent du CO2. Le sang enrichi en CO2 revient

au cœur par les veines caves.

6. Schématiser simplement la circulation sanguine en utilisant le code couleur classique pour le sang et en faisant intervenir les éléments suivants : ventricule droit, ventricule gauche, oreillette droite, oreillette gauche, poumons, muscle. On peut reprendre le Doc 1, en le simplifiant :


7. En tenant compte des données du chapitre 8, indiquer l’intérêt de chacune des deux irrigations du foie représentées dans le Doc. 1. L’artère hépatique (en rouge) fournit de l’O2 au foie. La veine (en bleu) apporte au foie les nutriments

issus de la digestion.

Activité 2 Comparer les parois de différents vaisseaux sanguins

1. Préciser, à partir du Doc. 3 et de vos connaissances, les deux paramètres qui permettent de classer les vaisseaux sanguins en 7 catégories. Les deux paramètres sont le diamètre des vaisseaux et l’organisation de la paroi.

2. Légender les deux schémas du Doc. 4. 1. Lumière du vaisseau.

2. Intima.

3. Media.

4. Adventice.

3. Identifier les trois types de vaisseaux a, b, c du Doc. 5 et décrire leurs caractéristiques. a = artère ; b = capillaire ; c = veine.

Activité 3 Comparer les tensions artérielles systolique et diastolique

1. À partir des données du Doc. 6, caractériser l’évolution de la tension artérielle dans l’artère humérale au cours du temps. La tension artérielle augmente puis diminue.

2. Justifier les noms donnés aux tensions extrêmes mesurées dans le Doc. 6 en les mettant en relation avec les phases d’une contraction cardiaque. La pression systolique correspond à la pression dans les artères au moment de la systole (éjection de

sang). La pression diastolique est la pression minimale lorsque le cœur est au repos.

Cœur

Poumons

Muscle


3. Expliquer grâce au schéma du doc 7 comment l’élasticité des artères permet de maintenir un flux sanguin constant dans les vaisseaux sanguins en aval des grosses artères. Un flux constant est maintenu par augmentation du diamètre lors de la systole et diminution du dia-

mètre lors de la diastole.

4. Indiquer, à partir du Doc. 8, le type d’écoulement du sang lorsque l’artère est comprimée :

– avant t1 ;

– entre t1 et t3 ;

– après t3. • Avant t1, le sang ne circule plus.

• De t1 à t3, la circulation de sang est irrégulière.

• Après t3, la circulation redevient régulière.

5. Donner la tension minimale et la tension maximale du patient. Tension max = 16 cm de Hg et Tension min = 11 cm de Hg.

6. Classer les divers facteurs indiqués dans le Doc. 9 en fonction de la possibilité ou non d’agir sur ces derniers et proposer alors une remédiation simple. Facteurs irréversibles : l’âge, des facteurs génétiques, le sexe, les maladies rénales et hormonales.

Les autres facteurs sont les médicaments, un mauvais sommeil, la prise de poids, le sel, le stress et la

prise d’alcool. En tentant d’éviter la prise de ces facteurs ou leur survenue, les risques sont diminués.

7. Proposer une explication de l’augmentation de la tension artérielle lorsqu’elle est prise chez un médecin par rapport à celle prise chez soi. C’est le syndrome de la blouse blanche. L’hypertension est liée au stress de l’examen chez le médecin.

Activité 4 Comprendre le principe du retour veineux

1. Rappeler par rapport à l’activité précédente, les mécanismes permettant la circulation du sang dans les artères et artérioles. Le sang artériel est en mouvement grâce à la pression exercée par le cœur lors de l’éjection du sang.

2. Indiquer pourquoi d’autres mécanismes que ceux cités dans la question précédente sont nécessaires dans le cas des veines. Au niveau des capillaires, les échanges nombreux font que la pression due à la systole n’a plus d’effet.

Le secteur veineux, situé après les capillaires, n’est pas sous pression.

3. Mettre en évidence la complémentarité des deux mécanismes présentés dans le Doc. 10 permettant le retour du sang veineux au cœur. La contraction des muscles permet de mettre en mouvement le sang veineux vers le cœur. Les valves

veineuses empêchent le sang de repartir en sens inverse.

4. Proposer une explication à l’apparition de varices comme illustré au Doc. 11 en rapport avec un des mécanismes décrit dans le Doc. 10. Les varices sont dues à un mauvais fonctionnement des valves veineuses et sont caractérisées par une

accumulation anormale de sang veineux dans les veines.

Activité 5 Identifier les éléments de l’arc réflexe cardiaque

1. Faire correspondre aux nerfs du Doc. 12 les termes afférents et efférents, selon leur relation avec le système nerveux central. Le nerf de Hering et le nerf de Cyon sont des nerfs afférents. Le nerf X et le nerf sympathique car-


diaque sont des nerfs efférents.

2. Nommer le nerf efférent arrivant au cœur inhibé indirectement par un interneurone inhibiteur. Le nerf sympathique cardiaque est un nerf efférent arrivant au cœur inhibé indirectement par un inter-

neurone inhibiteur.

3. Indiquer les conséquences sur le rythme cardiaque de la stimulation du nerf X et du nerf cardiaque grâce aux indications du Doc. 12 et justifier leur appellation « nerfs moteurs ». La stimulation du nerf X entraîne un ralentissement du rythme cardiaque ou bradycardie. La stimula-

tion du nerf cardiaque entraîne une tachycardie. Ce sont des nerfs moteurs car ils agissent sur la con-

traction d’un muscle (ici le muscle cardiaque).

4. Proposer un dispositif permettant de mesurer les tensions artérielles chez les 2 chiens. On pourrait mesurer les tensions artérielles chez les 2 chiens avec un stéthoscope et un brassard gon-

flable.

5. Décrire l’évolution de la pression artérielle pour chacun des chiens. Chez le chien témoin, les pressions artérielles oscillent entre deux valeurs extrêmes plutôt constantes.

Le chien qui n’a plus d’innervation de Hering a des variations de valeurs de pression artérielle beau-

coup plus importantes.

6. Déduire de l’expérience du Doc. 13 le rapport fonctionnel existant entre les nerfs de Hering et la tension artérielle. Le nerf de Hering semble donc permettre un contrôle de la pression artérielle.

7. Expliquer, à l’aide du Doc. 12 et du Doc. 13, quelle serait l’évolution de la tension artérielle en cas de section du nerf de Cyon. En cas de section du nerf de Cyon, on peut imaginer une évolution semblable de la pression artérielle,

avec une perte de contrôle des valeurs.

8. Identifier les éléments caractéristiques de l’arc réflexe mis en évidence dans l’activité. Nous avons les récepteurs, au niveau du sinus carotidien et de la crosse aortique, les nerfs afférents

(Cyon et Hering), les centres nerveux, les nerfs efférents (X et sympathique cardiaque) et l’effecteur

(le cœur).

Activité 6 Appliquer l’arc réflexe cardiaque à une hémorragie

1. Indiquer la conséquence immédiate d’une hémorragie sur la tension artérielle. Une hémorragie entraîne une baisse de la tension artérielle.

2. Décrire, à partir du Doc. 15, l’évolution de la pression artérielle et de la fréquence cardiaque durant une hémorragie. Pendant une hémorragie, la tension artérielle diminue, puis revient à la normale. Le rythme cardiaque

ne varie pas lors de l’hémorragie, puis il augmente.


3. Compléter les éléments 1 à 10 du Doc. 16 par des + ou des – selon qu’ils sont activés ou inhibés en réponse à une hémorragie.

Exercice 1 Circulation

1. Légender le schéma. 1. Capillaires.

3. Veine pulmonaire.

4. Oreillette gauche.

5. Ventricule gauche.

6. Artère pulmonaire.

7. Veine cave.

8. Aorte.


2. Définir et identifier la circulation pulmonaire et la circulation systémique.

Petite circulation = circulation pulmonaire = rectangle bleu inclut les artères pulmonaires, poumons et

veines pulmonaires.

Grande circulation = circulation systémique = rectangle rouge inclut l’aorte et les artères et artérioles

issues de ce vaisseau, divers organes et les veines caves.

3. Indiquer le sens de circulation du sang. Voir les flèches bleues.

4. Préciser les couleurs conventionnelles du sang en fonction de sa localisation. Rouge, oxygéné dans les vaisseaux 3 et 8. Bleu, désoxygéné dans les vaisseaux 6 et 7.

5. Citer dans l’ordre, à partir de l’éjection cardiaque du sang, les différents vaisseaux utilisés jusqu’au retour au cœur, en comparant leurs tailles relatives. Grosses artères, artères moyennes, artérioles, capillaires, veinules, veines moyennes, grosses veines.

Exercice 2 Structure d’une artère

1. Préciser le type de coupe schématisée. Il s’agit d’une coupe transversale.

2. Identifier les 3 couches caractéristiques de la paroi (1, 2-3 et 4). 1 : adventice ; 2-3 : media ; 4 : intima.

3. Préciser le nom des deux tissus correspondant aux couches 2 et 4. 2 = tissu musculaire ; 4 = tissu épithélial.

4. Indiquer le contenu du compartiment 5. La lumière du vaisseau contient le sang.

5. Nommer les deux types de fibres de la couche 2. Fibres musculaires lisses et élastiques.


Exercice 3 Identification de vaisseaux sanguins

1. Identifier les deux vaisseaux observables sur cette coupe. Les deux vaisseaux sont : à gauche l’artère, à droite la veine.

2. Schématiser les vaisseaux et légender les couches des parois.

Schéma d'une coupe de veine

Schéma d'une coupe d'artère

1. Lumière.

2. Intima.

3. Media

4. Adventice.

3. Expliquer, en fonction de la composition de la paroi, les propriétés responsables des formes observées. La media des veines est mince et contient peu de fibres musculaires, ce qui ne permet pas de maintenir

une forme définie à un vaisseau, même s’il est vide.


Exercice 4 Arc réflexe cardiaque dans le cas d’une hypotension

1. Définir la tension artérielle, puis une hypotension. La tension artérielle est due à la pression exercée par le sang sur les parois des artères. Elle dépend des

battements cardiaques et de la résistance opposée par les parois.

Les valeurs normales de la tension artérielle se situent entre 5 et 9 cm de Hg pour la valeur minimale

et entre 11 et 14 cm de Hg pour la valeur maximale.

Une hypotension est une tension artérielle trop basse.

2. Rappeler les différents éléments de l’axe réflexe cardiaque. Nous avons les récepteurs, au niveau du sinus carotidien et de la crosse aortique, les nerfs afférents

(Cyon et Hering), les centres nerveux, les nerfs efférents (X et sympathique cardiaque) et l’effecteur

(le cœur).

3. Mettre en relation l’axe réflexe cardiaque et les résultats observés sur la fréquence cardiaque lors d’une hypotension. L’hypotension est provoquée au niveau des barorécepteurs. L’information est relayée par les nerfs

afférents (Hering moins stimulé) et entraîne une excitation du nerf cardiaque et une inhibition du nerf

X (cf. schéma Activité 6, question 3).

4. Préciser l’intérêt de la contraction des artérioles pour la tension artérielle. La contraction des artérioles permet de diminuer leur diamètre et de tenter de maintenir un flux san-

guin correct.

5. Citer une situation responsable d’une hypotension rapide. Une hémorragie provoque une hypotension rapide.

Exercice 5 Variations du débit sanguin dans l’appareil circulatoire

1. Justifier l’existence d’une tension artérielle systolique et diastolique. La tension artérielle systolique est maximale lors de l’éjection de sang hors du cœur (systole). Elle est

minimale lors de la diastole, relâchement du cœur.

2. Rappeler le principe de la méthode classique de mesure de la tension artérielle. La mesure de la tension artérielle s’effectue en stoppant provisoirement la circulation artérielle du bras

grâce à un brassard gonflable. Lorsque la pression est relâchée, le stéthoscope permet d’entendre un

premier bruit lors du rétablissement du flux sanguin (tension systolique), puis un arrêt du bruit lorsque

la circulation n’est plus contrainte (tension diastolique).

3. Préciser les deux principaux facteurs responsables de la tension dans les vaisseaux et justifier l’allure de la courbe rouge. La tension artérielle est due à la pression exercée par le sang sur les parois des artères. Elle dépend des

battements cardiaques et de la résistance opposée par les parois.

Elle devient très faible au niveau des capillaires et est nulle au niveau veineux où les facteurs

cités n’interviennent plus.

4. Expliquer la diminution de la vitesse du sang dans les capillaires avec la surface totale des sections des vaisseaux.

5. Indiquer l’intérêt d’un passage ralenti du sang dans le système capillaire. Au niveau des capillaires, la surface d’échange est très grande et une faible vitesse d’écoulement de

sang favorise ces échanges.


Proposer les définitions des termes. • Angiopathie : trouble au niveau des vaisseaux.

• Vasculopathie : problème au niveau vasculaire (des vaisseaux).


• Angioplastie : réparation de vaisseaux.

• Vasoconstriction : diminution du diamètre d’un vaisseau sanguin.

• Vascularisation : irrigation par des vaisseaux sanguins.

• Phlébologue : spécialiste de l’étude des veines.

• Phlébite : inflammation d’une veine.

QCM

Indiquer la (ou les) proposition(s) juste(s). 1 La circulation systémique correspond : a. à l’ensemble du système circulatoire b. à la petite circulation c. à la grande circulation

2 Les excroissances de la paroi dans la lumière, visibles sur la photographie, sont : a. des fibres musculaires b. des valves c. du cytoplasme d. des fibres élastiques 3 La couche cellulaire en contact avec le sang est : a. un conjonctif b. un épithélium c. l’endothélium d. une couche imperméable 4 De nombreuses fibres élastiques sont présentes dans les parois : a. des grosses artères b. des veines c. des capillaires 5 La tension maximale correspond à : a. une hypertension b. une tension systolique c. une tension diastolique

6 La valeur 14 est une pression systolique normale en : a. mm de mercure b. pascal c. cm de mercure d. cm de Hg 7 Un arc réflexe : a. ne passe pas par le système nerveux central b. permet une réponse involontaire à un stimulus c. met en jeu des nerfs sensitifs et moteurs d. n’existe que pour le cœur 8 Un barorécepteur est : a. sensible à la température b. en forme de barreau c. sensible à la pression

9 Le dispositif médical ci-dessus est : a. un sphygmotensiomètre b. un stéthoscope c. un brassard de Hering d. un électrocardiographe


J Une hémorragie provoque aussitôt : a. une hypotension b. une hypertension c. l’ouverture de valves

Chapitre 11 – Exemples de pathologies vasculaires 1

Chapitre 11

Exemples de pathologies vasculaires

CAPACITÉS

➢ Expliquer le principe de la scintigraphie et de l’angiographie

➢ Repérer l’intérêt diagnostique de l’angiographie, du Doppler et de la scintigraphie

➢ Comparer l’allure d’un ECG normal à celle d’ECG pathologiques

➢ Identifier les phases d’évolution de la pathogénie

➢ Associer les principales conséquences physiopathologiques au vaisseau atteint et à

l’importance de l’obstruction

➢ Repérer les facteurs de pathogénicité et en déduire des mesures de prévention

➢ Comparer les signes cliniques de l’angor et de l’infarctus du myocarde (IDM)

➢ Relever l’intérêt de l’ECG et du dosage des enzymes cardiaques dans le diagnostic de l’IDM

➢ Expliquer les rôles des différents traitements possibles

Activité 1 Identifier les facteurs de risque de l’athérosclérose

1. Justifier, grâce aux informations du Doc. 1, que l’utilisation du « risque cardiovasculaire » sur le graphe du Doc. 2 peut être utilisé pour évaluer l’athérosclérose. L’athérosclérose a une responsabilité directe dans l’apparition d’accidents cardiovasculaires. On peut

donc associer athérosclérose et risques cardiovasculaires.

2. Décrire, à partir du Doc. 2, l’influence du tabac et du taux de cholestérol plasmatique dans l’apparition de l’athérosclérose. Le tabagisme et un taux de cholestérol plasmatique élevé sont des facteurs favorisant l’apparition de

l’athérosclérose.

3. À l’aide du Doc. 1, du Doc. 2 et du Doc. 3, justifier pourquoi les HDL sont assimilés au « bon cholestérol » et les LDL au « mauvais cholestérol ». Les LDL (Low Density Lipoprotein) amènent le cholestérol aux tissus et sont responsables de la for-

mation de plaques d’athérome (mauvais cholestérol), tandis que les HDL (High Density Lipoprotein)

en ramenant le cholestérol au foie pour qu’il soit éliminé font figure de bon cholestérol.

4. Justifier la présentation de la valeur du cholestérol HDL dans le Doc. 4. Il faut une quantité minimale de HDL et une quantité maximale de LDL pour diminuer les risques

cardiovasculaires.

5. En reprenant les facteurs de risque de l’athérosclérose présentés dans le Doc. 5, proposer des mesures préventives adaptées. Les facteurs de risques sont le tabagisme, l’hypertension artérielle, le surpoids, l’hypercholestérolémie

(avec LDL élevé), le diabète.

Il convient de ne pas fumer, et d’avoir une alimentation équilibrée pour diminuer ces risques.

6. Décrire l’angiographie présentée dans le Doc. 6 L’angiographie permet d’observer les vaisseaux sanguins et on constate que l’un d’eux présente un

rétrécissement important (sténose)

7. Indiquer la conséquence en aval du phénomène indiqué par la flèche, en particulier lorsque le tissu situé en contrebas est en phase d’activité et qu’il requiert un apport de dioxygène. En amont d’une sténose le flux sanguin est plus faible et le muscle en contre-bas se retrouve en déficit


d’oxygénation.

8. Localiser, par rapport à la sténose du Doc. 6, l’endroit où un anévrisme (gonflement de l’artère) peut se développer. L’anévrisme se forme en amont d’une sténose.

Activité 2 Distinguer l’angor et l’infarctus du myocarde

1. Rappeler le rôle et l’importance des coronaires. Les coronaires sont les artères nourricières du cœur. Elles fournissent du O2 et des nutriments néces-

saires au cœur pour sa contraction.

2. Justifier l’aspect asymptomatique de la phase A du Doc. 7 (athérosclérose silencieuse). Lors de la phase A, la diminution de diamètre du vaisseau sanguin n’est pas assez importante pour

générer des problèmes.

3. Expliquer pourquoi, lors de la phase B, les effets de l’athérosclérose ne se font sentir que lors d’un effort ou d’un stress. Lors de la phase B, les effets de l’athérosclérose ne se font sentir que lors d’un effort ou d’un stress,

car l’obstruction du vaisseau reste partielle.

4. Indiquer l’action d’un vasodilatateur (la trinitrine) lors d’une crise liée à la phase B du Doc. 7. La prise d’un vasodilatateur (la trinitrine) lors d’une crise liée à la phase B entraîne une disparition des

symptômes. Le diamètre normal du vaisseau est rétabli.

5. Montrer que dans le cas C, les effets peuvent avoir lieu au repos et que la trinitrine ne permet pas de revenir à un état normal. Dans le cas C, l’obstruction du vaisseau est telle que les effets peuvent avoir lieu au repos et que la

trinitrine ne permet pas de revenir à un état normal.

6. Comparer la gravité des deux situations B et C du Doc. 7.

7. Faire correspondre l’angor et l’infarctus du myocarde avec l’une des trois situations du Doc. 7, à partir des informations du Doc. 8. Dans le cas de B, la prise de trinitrine réverse les symptômes. Si l’athérosclérose touche des coronaires

c’est un Angor, dans le cas de C, l’obstruction est irréversible, c’est un infarctus du myocarde.

Activité 3 Commenter deux techniques de diagnostic des maladies cardiovasculaires

1. À l’aide du Doc. 9, présenter le principe de la scintigraphie. Du thallium 201 (isotope radioactif) est injecté au patient. Il se fixe aux cellules vivantes du cœur

après injection et permet d’observer, grâce à des détecteurs associés à une caméra les zones très irri-

guées (ici en rouge), moyennement irriguées (en jaune) et non irriguées (en vert).

2. Justifier l’existence de signaux différents en fonction de l’irrigation (ou de l’état) des cellules. Les zones très irriguées, riches en thallium apparaissent en rouge, les zones moyennement irriguées en

jaune et non irriguées en vert.


3. Donner un argument permettant de diagnostiquer un angor à partir des résultats de scintigraphie présentés dans le Doc. 9. C’est seulement à l’effort que l’irrigation du cœur est déficiente. Cela est une caractéristique de

l’angor.

4. Rappeler les noms des ondes qui se répètent sur un ECG, dont certaines sont visibles sur le Doc. 10, et les phénomènes électriques et mécaniques associés. Le relâchement des ventricules, caractérisé par une onde de dépolarisation large et d’intensité

moyenne : T

– la contraction des oreillettes, caractérisée par une onde de dépolarisation de petite intensité : P

– la contraction des ventricules, caractérisée par une série d’ondes dont une onde de dépolarisation peu

large, mais de grande intensité : QRS

5. Décrire les anomalies des ECG observables dans le Doc. 10 au stade I, au stade intermédiaire et au stade III suivant un IDM. Stade 1 : Il y a un plateau entre l’onde S et T

Stade 2 : On observe une repolarisation au niveau de l’onde Q, et toujours le plateau entre S et T.

Stade 3 : Ondes P et T normales, ainsi que R et S. On observe une dépolarisation au niveau de l’onde

Q.

Activité 4 Expliquer le principe de traitements des maladies cardiovasculaires

1. Expliquer l’intérêt de fournir du glucose et de l’O2, comme indiqué dans le Doc. 11, au patient victime d’un infarctus du myocarde. La perfusion de glucose et de l’O2 permet de fournir des éléments essentiels pour l’activité des or-

ganes et muscles du corps. Cela pallie la déficience provisoire du cœur.

2. Justifier les rôles de l’héparine et des enzymes thrombolytiques. Les enzymes thrombolytiques permettent de dissoudre le caillot des coronaires et l’héparine prévient

la survenue de nouveaux caillots.

3. Préciser les effets attendus du traitement présenté dans le Doc. 12 sur la pression artérielle (d’après les connaissances du chapitre précédent) et justifier leur intérêt afin d’éviter une récidive. Les bétabloquants vont diminuer la pression artérielle et l’aspirine favoriser l’écoulement du sang. Les

premiers diminuent l’activité du cœur et ses besoins et l’aspirine prévient la survenue de nouveaux

caillots.

4. Décrire les trois étapes d’angioplastie illustrées dans le Doc. 13 et les classer par ordre d’intervention. Dans l’ordre : - à droite, arrivée de la sonde au niveau du rétrécissement ; - à gauche, le ballonnet est gonflé pour dilater l’artère ; - au centre, on dégonfle le ballonnet, on retire la sonde et un stent est déposé de façon définitive.

5. Indiquer le principe d’action d’un stent. Le stent permet de conserver un diamètre suffisant dans le vaisseau coronaire.

6. Identifier des risques éventuels liés à la pose d’un stent. Cela pourrait déchirer la paroi du vaisseau et entraîner une hémorragie.

7. Décrire l’état vasculaire des coronaires sur les deux clichés du Doc. 14. Avant la pose de stent, le territoire vasculaire est aval est réduit et il devient plus important après cela.


8. Préciser les conséquences de la mise en place du stent pour les cellules myocardiques de cette région. La vascularisation plus étendue permet de nouveau d’irriguer en glucose et O2 des zones en souffrance

lors de l’IDM.

9. Nommer les structures 1 et 2 du Doc. 15 mises en relation par le nouveau vaisseau lors de l’établissement du pontage coronarien. Vaisseau 1 : aorte. Vaisseau 2 : coronaire située après le rétrécissement.

10. Préciser le sens de circulation du sang à travers le nouveau vaisseau établi. Le sang circule directement de l’aorte au coronaire.

11. Justifier le terme de « double pontage » dans le cas illustré par le Doc. 15. Deux nouveaux vaisseaux de pontage sont créés. C’est un double pontage aorto-coronarien.

12. Expliquer, à l’aide du Doc. 13 et du Doc. 15, pourquoi l’angioplastie est une méthode de première intention alors que le pontage n’est utilisé qu’en cas de situation clinique plus critique. L’angioplastie est une méthode de première intention, qui est pratiqué rapidement, sans anesthésie (ou

légère anesthésie locale), alors que le pontage nécessite une anesthésie totale et des gestes chirurgicaux

lourds. Le pontage n’est pratiqué que dans les cas où plusieurs rétrécissements font que l’angioplastie

ne serait pas efficace.

Exercice 1 Pathologie d’une artère

1. Nommer les trois couches principales de la structure d’une artère. Intima, media, adventice.

2. Identifier l’élément pathologique de la photographie. La paroi du vaisseau est localement plus épaisse.

3. Indiquer précisément la couche de la paroi affectée. C’est l’intima qui est touché.

4. Citer les principaux facteurs favorisant l’apparition de cette pathologie. Les facteurs de risque sont le tabagisme, l’hypertension artérielle, le surpoids, l’hypercholestérolémie

(avec LDL élevé), le diabète.

5. Préciser les conséquences possibles de cette pathologie. Conséquences possibles : angor ou IDM.

Exercice 2 Étude d’un cas clinique

1. Identifier la pathologie suspectée dans le cas de Monsieur X. Les symptômes de M. X, la cordialgie et les douleurs dans le bras gauche, apparaissant à l’effort font

penser à un angor. La prise de trinitrine élimine les symptômes, ce qui semble le confirmer.

2.Commenter les différents dosages relatifs au cholestérol de Monsieur X. Son taux de cholestérol total est trop élevé et notamment le taux de LDL. Son taux de HDL est normal.

3. Commenter le fait que la valeur de référence des HDL soit une valeur minimale. HDL est le bon cholestérol, il est nécessaire d’en avoir une quantité minimale.

4. En quoi ces résultats sont-ils compatibles avec la pathologie qui se développe chez Monsieur X ? Un taux élevé de LDL peut favoriser l’apparition d’athérosclérose et d’angor.

5. Nommer l’examen permettant d’enregistrer facilement le flux sanguin au niveau des coronaires et indiquer le résultat attendu pour Monsieur X. L’écho-Doppler permet d’enregistrer la vitesse du flux sanguin et on s’attend à une accélération locale


de cette vitesse au niveau d’un rétrécissement.

Exercice 3 Angiographie

1. Décrire le principe de l’angiographie. Un élément radioactif est injecté dans les vaisseaux étudiés. Il permet de les rendre visibles au rayons

X (produit de contraste). La radiographie permet alors d’observer d’éventuelles modifications de la

circulation dues à des rétrécissements, appelés sténoses, ou à des obstructions par des caillots, appelés

thromboses.

2. Préciser les avantages et les inconvénients de l’angiographie. L’angiographie est une technique invasive qui nécessite l’anesthésie du patient. Les risques de cette

technique sont liés aux allergies vis à-vis du produit de contraste et des produits anesthésiants. Elle

permet de diagnostique rapidement une anomalie d’irrigation sanguine.

3. Comparer les deux angiographies. A gauche, la zone basse n’est pas irriguée par des vaisseaux.

4. Identifier le phénomène mis en évidence et préciser ses conséquences. Il y a une sténose à gauche, qui entraîne une mauvaise oxygénation des tissus en aval. A droite la cir-

culation est rétablie et les tissus ne sont plus en souffrance.

Exercice 4 Traitements chirurgicaux d’une pathologie cardiovasculaire

1. Rappeler le nom de la pathologie à l’origine de la plupart des maladies cardiovasculaires. Athérosclérose.

2. Indiquer le principe des techniques chirurgicales utilisées afin de prévenir un IDM. Angioplastie : on rétablit le diamètre normal du vaisseau.

Pontage coronarien : on crée un pont entre l’aorte (artère contenant du sang oxygéné) et le vaisseau

coronaire.

3. Identifier le stent sur la photographie du document.


4. Préciser les différentes étapes de la pose d’un stent en indiquant l’intérêt du ballonnet gonflable utilisé. On introduit une sonde dans le vaisseau et un ballon gonflable permet d’élargir l’artère au niveau de la

plaque. Un stent est déposé pour maintenir le vaisseau ouvert.

5. Décrire la technique de pontage coronarien. Pontage coronarien : on relie une branche de l’aorte à un coronaire par un nouveau vaisseau.

Exercice 5 Conséquence d’un IDM

1. Commenter les résultats de la coronographie réalisée. Il y a un secteur non oxygéné (vaisseaux en bleu)

2. Identifier le lieu de la sténose. La sténose est localisée en amont du secteur bleu (flèche bleue).

3. Préciser les conséquences sur les tissus en aval de cette situation. Les tissus en aval souffrent d’anoxie et si cela dure trop longtemps vont se nécroser.

4. Indiquer les modalités mises en œuvre lors de la prise en charge en milieu hospitalier d’un patient souffrant d’un IDM. Hospitalisation en urgence : - mise en place d’une perfusion glucosée et d’une assistance en O2 ; - prise d’antalgiques, surveillance des paramètres vitaux ; - utilisation d’anticoagulants (héparine) et d’enzymes thrombolytiques.

Le patient reste trois jours en soins intensifs, puis une dizaine de jours à l’hôpital.

5. Rappeler les modifications de l’ECG consécutives à un IDM. Un ECG d’une personne ayant eu un infarctus présente une onde Q profonde et une onde T dit inver-

sée.


Identifier les mots correspondant à chaque définition en s’aidant du cours et des indications étymologiques. 1. Arythmie.

2. Fibrose.

3. Sténose.

4. Ischémie.

5. Thrombose.

6. Sclérose.

7. Nécrose.

8. Anévrisme.

9. Hypoxie.

10. Embolie.


QCM

Indiquer la (ou les) proposition(s) juste(s). 1 L’athérosclérose est une pathologie : a. des capillaires b. du cœur c. des artères 2 Les LDL contiennent : a. des glucides b. des protéines c. des lipides d. du cholestérol 3 L’image ci-dessous est une : a. angiographie b. une IRM c. une scintigraphie d. un Doppler

4 Les facteurs suivants favorisent l’athérosclérose : a. le tabac b. une alimentation grasse c. le sport d. l’hypotension

5 L’athérome se forme dans : a. l’intima b. la média c. la séreuse 6 Le Doppler utilise : a. des rayons X b. des ultrasons c. des infrarouges d. de la radioactivité

7 L’image ci-dessus correspond à : a. un angor b. un infarctus du myocarde c. un IDM 8 La présence de troponine dans le sang permet : a. de quantifier les LDL b. de diagnostiquer un angor c. de diagnostiquer une nécrose cardiaque 9 Un thrombus est : a. un angor b. un caillot sanguin c. une plaque d’athérome J Une sténose est : a. une rupture de vaisseau b. un rétrécissement de vaisseau c. une séreuse

Chapitre 12 – Anatomie et histologie de l’appareil respiratoire 1

Chapitre 12

Anatomie et histologie de l’appareil respiratoire

CAPACITÉS

➢ Anatomie et histologie de l’appareil respiratoire

➢ Identifier les organes dans la cavité thoracique et préciser leurs relations avec l’appareil car-

diovasculaire

➢ Relier la composition tissulaire des organes et leurs fonctions

➢ Identifier les éléments constituant la barrière alvéolo-capillaire

➢ Relier la structure de la barrière à sa fonction

Activité 1 Localiser l’appareil respiratoire dans l’organisme

1. Expliquer, à l’aide des connaissances des chapitres précédents, pourquoi les poumons apparaissent clairs sur le cliché de radiologie du Doc. 1. Les poumons apparaissent en clair car ils sont remplis d’air.

2. Localiser, sur ce même cliché, le médiastin, à l’aide des connaissances issues du chapitre 9. Le médiastin est la région sombre entre les deux poumons.

3. Nommer les structures les plus radio-opaques indiquées par des flèches sur le cliché de radiologie du Doc. 1. Ce sont des côtes.

4. Légender le dessin du Doc. 2 en vous aidant des informations du Doc. 1. 1. Larynx.

2. Trachée.

3. Cœur.

4. Poumon droit.

5. Lobe du poumon gauche.

6. Côtes.

7. Diaphragme.

5. Identifier et orienter le plan de coupe du cliché-scanner du Doc. 2. Coupe transversale. On peut vérifier que le poumon droit est plus gros que le gauche.

6. Retrouver les éléments notés de 3 à 6 dans le dessin du Doc. 2 sur le cliché scanner et nommer la structure entourée en jaune. C’est une vertèbre.

2 Partie 5 Appareil respiratoire et échanges gazeux

Activité 2 Identifier les zones d’échanges entre l’appareil respiratoire et l’appareil circulatoire

1. Distinguer les éléments composant l’appareil circulatoire et l’appareil respiratoire le bloc cœur-poumons du Doc. 3 (gauche). Appareil respiratoire : larynx, trachée, poumon. Appareil circulatoire : cœur gauche, oreillette droite,

ventricule droit, aorte.

2. Légender le schéma du Doc. 3 en nommant les vaisseaux sanguins 1 à 4 et les cavités 5 à 8 sur le schéma de droite. Vaisseaux sanguins 1 à 4 : veine pulmonaire, aorte, artère pulmonaire, veine cave.

Cavités 5 à 8 : oreillette droite, oreillette gauche, ventricule gauche, ventricule droit.

3. Identifier les vaisseaux sanguins dans la zone encadrée du schéma. Ce sont des capillaires.

4. Décrire précisément le trajet du sang dans la circulation pulmonaire grâce au Doc. 4. Le sang non oxygéné entre dans l’oreillette droite grâce aux veines caves (supérieures et inférieures).

Il passe dans le ventricule droit et est envoyé aux poumons par les artères pulmonaires. Le sang est

oxygéné dans les poumons et rejoint l’oreillette gauche par les veines pulmonaires. Il passe dans le

ventricule gauche et est envoyé dans la grande circulation dans l’aorte.

5. Identifier le rôle essentiel des poumons à partir du Doc. 4. Les poumons permettent l’oxygénation du sang, figuré en rouge à la sortie de cet organe.

6. Comparer le type de sang artériel dans la petite et la grande circulation du point de vue de l’oxygénation. Le sang artériel dans la petite circulation est non oxygéné et dans la grande circulation, il est oxygéné.


Activité 3 Détermination des constantes pulmonaires par spirométrie

1. Faire correspondre le sens des flèches sur le dessin du Doc. 5 avec les termes inspiration (étape qui correspond au gonflement des poumons) et expiration. Inspiration = flèche entrante et expiration = flèche sortante.

2. Justifier l’intérêt du serre-nez utilisé par la patiente lors de la spirométrie. La spirométrie est appliquée à la bouche et on veut éviter que le patient ne respire par le nez.

3. Identifier l’inspiration et l’expiration sur le Doc. 6. Lorsque le volume d’air dans les poumons augmente (courbe ascendante), c’est une inspiration. Lors-

qu’il diminue (courbe descendante), c’est une expiration.

4. Calculer VC. VC = 0,5 litre.

5. Repérer sur le Doc. 6 la fréquence respiratoire (c’est-à-dire le nombre de cycle effectués par minute). Environ trois cycles en 10 secondes, soit 18 cycles par minute.

6. Déduire de la question précédente, le volume d’air échangé par le patient avec l’extérieur en une heure. À chaque cycle, le patient inspire 0,5 litre d’air et en expire le même volume. En une minute, le patient

échange 1 litre × 18 = 18 litres et en une heure, soixante fois plus, soit 1 080 litres.

7. Calculer les différents volumes et capacités respiratoires d’après les résultats du Doc. 7. VE = a = 0,5 L.

VRI = c = 3 L.

VRE = d = 1,5 L.

CVF = e = 5 L.

CPT = f =6 L.

8. Déterminer la relation entre le CVF, le VRI, le VRE et le VC à partir du graphique. CVF = VC + VRI + VRE.

9. Vérifier la relation établie dans la question 8 et les valeurs déterminées dans la question 7. 5 = 0,5 + 3 + 1,5.

10. Calculer le VEMS pour chaque patient du Doc. 8. Patient 1 : VEMS = 2 L.

Patient 2 : VEMS = 4 L.

11. Déterminer la CVF des deux patients. Patient 1 : CVF = 3,8 L.

Patient 2 : CVF = 5,6 L.

12. Utiliser l’indice de Tiffeneau pour les patients 1 (courbe rose) et 2 (courbe verte) afin de conclure sur une suspicion d’obstruction des voies respiratoires, qui se traduit par un indice inférieur à 80. Patient 1 : indice de Tiffeneau = 2/3,8 = 0,52 = 52 %.

Patient 2 : indice de Tiffeneau = 4/5,6 = 0,71 = 71 %.

Dans les deux cas, une suspicion d’obstruction des voies respiratoires est possible. Le cas du patient 1

semble plus sévère.


Activité 4 Identifier des coupes de l’appareil respiratoire

1. Identifier, en utilisant les informations du Doc. 9, les coupes histologiques A, B et C du Doc. 10 (trachée, bronches et bronchioles). Les échelles et la présence ou non de cartilage permet de dire que C = trachée, A = bronches, B =

bronchioles.

2. Caractériser le cartilage entourant chacune des structures du Doc. 9 et en déduire son évolution dans les conduits respiratoires. Le cartilage est plus important au niveau de la trachée. Il y en a moins autour des bronches et plus du

tout autour des bronchioles. Les structures sont de plus en plus souples.

3. Nommer les éléments 1 à 4 du détail de la portion C. 1. Cils.

2. Cellules épithéliales.

3. Cellules sécrétant du mucus.

4. Cellules du tissu conjonctif.

4. Proposer une explication physiologique au rôle protecteur du système respiratoire par les structures 1 et 2 du Doc. 9. Les cils et le mucus permettent de se débarrasser de particules qui pénètrent le système respiratoire.

Activité 5 Comprendre l’organisation de la barrière alvéolo-capillaire

1. Compléter les légendes du Doc. 11 à l’aide des indications du texte. 1. Lumière d’une alvéole.

2. Pneumocyte I.

3. Pneumocyte II.

4. Lumière d’un capillaire sanguin.

5. Endothélium.

6. Lame basale.

2. Rappeler l’intérêt d’une circulation à basse vitesse dans les capillaires dans la perspective d’échanges gazeux. Une circulation à basse vitesse dans les capillaires permet des échanges gazeux plus efficaces.

3. Nommer à l’aide de vos connaissances le type de microscopie utilisé pour obtenir l’image du Doc. 12. Microscopie électronique à transmission.


4. Localiser :

– la lumière des alvéoles ;

– un capillaire sanguin (avec une hématie déformée en rouge et une plaquette en jaune).

5. Donner un ordre de grandeur de l’épaisseur de la barrière alvéolo-capillaire à partir du Doc. 12. Epaisseur de la barrière alvéolo-capillaire 0,05 mm.

6. Récapituler les deux facteurs vus dans cette activité qui favorisent les échanges de gaz. La vitesse réduite de circulation du sang et la faible épaisseur de la barrière alvéolo-capillaire favori-

sent les échanges gazeux.

Exercice 1 Anatomie du système respiratoire

1. Légender le schéma. A. Poumon droit.

B. Larynx.

C. Trachée.

D. Bronche souche.

E. Bronchiole.

2. Identifier la nature des anneaux blancs (complets ou non) figurant sur les organes c et d. Les anneaux blancs sont formés de cartilage.

3. Nommer la cavité puis la sous-cavité contenant l’organe a. Cavité = antérieure ; sous-cavité = thoracique

4. Préciser le nom de la séreuse associée à l’organe a. C’est la plèvre.


Exercice 2 Coupe transversale de trachée et d’œsophage

1. Repérer sur le document proposé les éléments de la paroi qui permettent de différencier la trachée de l’œsophage. Autour de la trachée, en bas à droite, on peut voir du cartilage.

2. Nommer la couche commune retrouvée en contact avec la lumière de ces conduits. C’est la muqueuse.

3. Rappeler les structures connectées en aval de l’œsophage et de la trachée dans les appareils digestifs et respiratoires. Après l’œsophage vient l’estomac, et la trachée se sépare en deux bronches souches.

Exercice 3 Histologie de bronches

Légender les deux schémas de coupes de bronches. 1. Muqueuse.

2. Muscles de Reinessen.

3. Cartilage.

4. Lumière.

5. Sous-muqueuse.

6. Épithélium pseudo-stratifié.

Exercice 4 Exploration fonctionnelle respiratoire

1. Lors de l’exploration fonctionnelle respiratoire, on peut déterminer le volume expiratoire maximal par seconde (VEMS). Définir ce paramètre et le déterminer pour les trois courbes. Le VEMS est le volume expiré pendant la première seconde de l’expiration forcée.

VEMSA = 0,75 L.

VEMSB = 2,25 L.

VEMSC = 4 L.

2. Comparer les valeurs de VEMS obtenues pour les courbes A et C et expliquer la différence entre les deux valeurs. VEMSA est bien inférieur à VEMSC. Les capacités respiratoires de Zoé sont bien inférieures à celle de

l’enfant témoin. La mucoviscidose est une pathologie respiratoire.


3. Comparer les valeurs de VEMS obtenues pour les courbes A et B et expliquer la différence entre les deux valeurs, ainsi que l’intérêt du bronchodilatateur. Après action du bronchodilatateur, la VEMS de Zoé s’améliore. En dilatant les bronches, la respiration

s’améliore.

Exercice 5 Ultrastructures de l’appareil respiratoire

1. Rappeler la technique de microscopie ayant permis d’obtenir l’image ci-contre. Il s’agit de la microscopie électronique à balayage.

2. Définir le terme « lumière » dans le contexte présent. La lumière correspond à l’intérieur des bronches où circule l’air.

3. Nommer les ultrastructures allongées mises en évidence ici. Ce sont des cils.

4. Expliquer le rôle et le fonctionnement de ces ultrastructures. Les cils permettent de dégager les poussières ou structures qui entrent dans le système respiratoire.

5. Préciser les complications possibles dues à l’absence de cette ultrastructure dans les alvéoles. Dans les alvéoles, l’absence de cils ne permet pas de se débarrasser de ces particules. Cela est com-

pensé par le mucus.


1. Former les termes médicaux indiquant une inflammation des bronches, du larynx, du nez (à partir de la racine grecque) et de la trachée. Bronchite, laryngite, rhinite, trachéite.

2. Former les termes médicaux regroupant l’ensemble des pathologies des bronches et du poumon. Bronchite, bronchopathie, pneumonite, pneumopathie.

3. Expliquer les termes rhinopharyngite et trachéobronchite. Rhinopharyngite : inflammation du nez et du pharynx.

Trachéobronchite : inflammation de la trachée et des bronches.

4. Compléter avec les termes spirographie, spirogramme et spirographe la phrase : « Lors d’une (…) l’enregistrement obtenu grâce à un (…). s’appelle un (…). » Lors d’une spirographie, l’enregistrement obtenu grâce à un spirographe s’appelle un spirogramme.

QCM

Indiquer la (ou les) proposition(s) juste(s). 1 Les poumons sont situés dans : a. la cavité abdominale b. la cavité thoracique c. le médiastin

2 La structure de la plèvre entourée sur le schéma ci-dessus est : a. le feuillet viscéral b. le feuillet pariétal c. le péricarde d. l’endocarde 3 La bronche souche est en continuité directe avec : a. l’œsophage et les bronches secondaires b. la trachée et les bronchioles


c. la trachée et les alvéoles d. la trachée et les bronches secondaires 4 Les bronches et bronchioles les plus éloignées de la bronche souche ont : a. plus de cartilages b. plus de muscles c. un diamètre augmenté 5 Les cils sont abondants dans : a. la trachée b. les bronches c. les alvéoles

6 L’épaisseur de la barrière alvéolo-capillaire est de l’ordre de : a. 0,1 à 2 cm b. 0,1 à 2 mm

c. 0,1 à 2 m 7 Dans les alvéoles, les pneumocytes I : a. permettent les échanges de gaz b. fabriquent le surfactant c. éliminent les déchets

8 La partie entourée de l’image est : a. un lobe b. un lobule c. une alvéole d. une artère 9 Le volume de réserve inspiratoire est le volume d’air : a. inspiré lors d’une inspiration forcée après une inspiration normale b. inspiré lors du volume courant c. expiré lors d’une expiration forcée 10 La relation entre le débit (D), le volume courant (VC) et la fréquence respiratoire (f) est :

a. VC = D f

b. D = f VC

c. f = D V

Chapitre 13 – Rôle et transport des gaz respiratoires 1

Chapitre 13

Rôle et transport des gaz respiratoires

CAPACITÉS

➢ Justifier le sens de la diffusion des gaz : entre l’air alvéolaire et le sang ; entre le sang et les

tissus

➢ Citer les différentes formes de transport du dioxygène

➢ Schématiser la structure moléculaire de l’hémoglobine et indiquer le site de fixation du dioxy-

gène

➢ Déduire des courbes de saturation de l’hémoglobine, la quantité de dioxygène fixée au niveau

des poumons et celle libérée au niveau des tissus dans différentes conditions

➢ Interpréter l’influence du pH, du CO2 ou de la température sur le pourcentage de saturation de

l’hémoglobine

➢ Justifier l’intérêt de ces modulations lors de l’activité musculaire

➢ Comparer les formes de transport du dioxyde de carbone à celles de l’oxygène

➢ Repérer les molécules consommées et produites lors de la respiration cellulaire

➢ Préciser la localisation du processus

Activité 1 Étudier les besoins et échanges gazeux dans le corps

1. Déterminer, à partir du Doc. 1, quelles sont les molécules consommées et produites pour un muscle au repos. En déduire quels sont les échanges gazeux ayant lieu au niveau d’un muscle. D’après le tableau, le muscle consomme du glucose et du dioxygène et produit du CO2. Il y a donc

entrée d’O2 dans le muscle et sortie de CO2.

2. Comparer les échanges gazeux entre le muscle au repos et le muscle en activité. Indiquer le lien entre le dioxygène et l’activité des cellules musculaires en se référant si besoin au Doc. 16

du chapitre 1. Les échanges gazeux s’amplifient dans un muscle en activité. L’O2 est consommé en plus grande

quantité pour produire de l’énergie par respiration cellulaire.

3. Déterminer, d’après le graphique du Doc. 2, les organes qui sont les plus gros consommateurs de dioxygène pour leur fonctionnement basal, proportionnellement au pourcentage de masse corporelle qu’ils représentent. Le foie et l’encéphale, proportionnellement à leur taille, consomment beaucoup de dioxygène.

4. Analyser les différences de composition en gaz respiratoires (O2 et CO2) du sang entrant et du sang sortant des poumons, à l’aide du Doc. 1, et en déduire le sens des échanges gazeux au niveau pulmonaire à partir des informations du Doc. 3. Au niveau des poumons, il y a entrée de dioxygène dans les capillaires pulmonaires et sortie de CO2

vers les alvéoles pulmonaires.


Activité 2 Appliquer les différences de pression partielle lors des échanges gazeux

1. En comparant la pression partielle d’O2 et de CO2 dans les capillaires pulmonaires et dans l’air alvéolaire et en tenant compte du Doc. 4, déterminer les échanges gazeux à ce niveau à l’aide du schéma du Doc. 5. Cf. schéma ci-dessous.

2. Faire de même au niveau des autres organes.

3. Indiquer l’évolution probable de ces échanges gazeux en cas d’augmentation du débit cardiaque ou de la fréquence respiratoire. En cas d’augmentation du débit cardiaque ou de la fréquence respiratoire, ces échanges s’amplifient.

4. Préciser l’intérêt de l’augmentation du débit cardiaque et de la fréquence respiratoire lors d’une activité accrue des tissus. Lors d’une activité accrue, les besoins du tissu augmentent. En augmentant le débit cardiaque et la

fréquence respiratoire, la quantité de dioxygène fournie augmente et la respiration cellulaire qui four-

nit de l’énergie augmente aussi.


Activité 3 Identifier les modes de transport des gaz : cas du CO2

1. Vérifier par le calcul, à l’aide des informations du Doc. 6, que le volume d’O2 qui se solubilise dans le sang des capillaires pulmonaires vaut 0,003 mL d’O2 par mL de sang.

VO2 = 0,023 × 13,4

101 = 0,003 mL d’O2 par mL de sang.

2. Calculer le volume d’O2 total qui peut se dissoudre dans le sang, en prenant une valeur de 5 L (ou 5 000 mL) pour le volume sanguin total d’un adulte. On multiplie la valeur précédemment trouvée par 5 000. Cela donne un volume d’O2 total qui peut se

dissoudre dans le sang égal à 15 mL.

3. Comparer cette valeur à la consommation de dioxygène par l’organisme (300 mL/ min). 15 mL est une valeur très inférieure à la consommation de dioxygène par l’organisme (300 mL/ min).

Il faut une autre forme de transport du dioxygène.

4. Expliquer, en vous aidant des données du Doc. 6, la conséquence de la présence d’hémoglobine (Hb), à laquelle peut se combiner le dioxygène, dans le compartiment B représenté dans le Doc. 7. La présence d’hémoglobine (Hb), à laquelle peut se combiner le dioxygène, permet d’augmenter con-

sidérablement le dioxygène transporté, sans impacter la pO2 dans le compartiment B, c’est-à-dire dans

le sang.

5. Donner l’intérêt physiologique de l’hémoglobine. L’hémoglobine en fixant du dioxygène permet un transport très efficace de ce gaz. Cette forme de

transport est la forme majoritaire pour le dioxygène et seulement une petite portion d’O2 est transpor-

tée sous forme dissoute.

Activité 4 Montrer l’intérêt physiologique de l’hémoglobine

1. Déterminer, à l’aide des informations du Doc. 8, pourquoi l’hémoglobine est un tétramère et donner le nombre de globines la constituant. L’hémoglobine est un tétramère car cette molécule est composée de 4 chaînes appelées globines.

2. Donner le nombre de molécule d’O2 maximal que peut fixer une molécule d’hémoglobine et écrire l’équation correspondante. Une molécule d’O2 peut fixer au maximum 4 molécules de dioxygène.

Hb + 4 O2 → Hb(O2)4

3. À partir des informations du Doc. 9, déterminer la pression partielle en dioxygène minimale permettant une saturation complète de l’hémoglobine. À environ 12kPa, on a une saturation complète de l’Hb.

4. Décrire comment évolue la saturation de l’hémoglobine en fonction de la PO2. La saturation de l’Hb augmente avec la pO2. La courbe de saturation est une sigmoïde.

5. En observant le Doc. 9, expliquer la phrase : la fixation d’O2 sur l’Hb accélère la fixation des autres O2 d’après la forme de la courbe. Cette forme de sigmoïde montre une coopération entre les globines et la fixation d’une molécule d’O2

favorise la fixation de la suivante, jusqu’à saturation.

6. Placer sur la courbe du Doc. 9 les PO2 retrouvées dans le sang au niveau alvéolaire et dans les tissus grâce aux informations du Doc. 5, et indiquer si l’O2 est libre ou fixé à l’hémoglobine. Au niveau alvéolaire, l’Hb est saturé en O2 et au niveau tissulaire, seul 75 % des Hb sont liées à l’O2.

7. Expliquer en quoi le résultat de la question précédente présente un intérêt physiologique. Au niveau pulmonaire, l’HB se sature en O2. Lorsque le sang oxygéné arrive au niveau des tissus, une


partie de l’O2 (100-75 % d’après le graphique) est libérée et part dans les tissus.

Activité 5 Identifier la localisation intracellulaire de la respiration

1. Analyser les résultats de l’expérience présentée dans le Doc. 10 et conclure sur l’importance du glucose dans le processus de respiration cellulaire. Après introduction du glucose dans le milieu de culture des levures, on constate une diminution d’O2

et une production de CO2. Cela est caractéristique d’une respiration cellulaire, qui nécessite donc du

glucose, en plus de l’O2.

2. Montrer en quoi les résultats expérimentaux du Doc. 10 sont compatibles avec l’équation de respiration cellulaire du Doc. 11. Il y a bien lors de la respiration cellulaire consommation d’O2 et de glucose et production de CO2 (et

d’H2O).

3. Nommer l’ultrastructure essentielle à la respiration cellulaire, avec comme substrat l’acide pyruvique (qui peut provenir du glucose). Il s'agit des mitochondries.

Activité 6 Observer les facteurs de variation de l’affinité de l’hémoglobine pour le dioxygène

1. Rappeler les valeurs des pressions partielles en O2 et CO2 retrouvées dans les lieux d’échanges gazeux, c’est-à-dire au niveau des alvéoles pulmonaires et dans les tissus actifs, à l’aide du Doc. 5.

pO2 (kPa) pCO2 (kPa) Alvéoles pulmonaires 13,8 5,3 Tissus actifs 5,3 6

2. Déterminer graphiquement, pour chacune des conditions des trois graphiques du Doc. 13, le pourcentage de saturation en O2 de l’Hb pour une pression en dioxygène de 13,8 kPa puis de 5,3 kPa. Les valeurs en gras dans le tableau représentent le pourcentage de saturation de l’Hb, selon les condi-

tions :

pO2 = 13,8 kPa pO2 = 5,3 kPa pCO2 = 1,4 kPa 100 90 pCO2 = 5,3 kPa 100 85 pCO2 = 10,7 kPa 100 50 20 °C 100 100 37 °C 100 80 43 °C 85 60 pH = 7,2 90 60 pH = 7,4 100 80 pH = 7,6 100 90

3. Décrire l’effet Bohr qui correspond à la modification de la saturation de Hb par le dioxygène lors d’une élévation de la pCO2 et de la température et d’une acidification du milieu. En cas d’une élévation de la pCO2, de la température et d’une acidification locale (conditions retrou-

vées au contact de tissus actifs), l’Hb a moins d’affinité pour O2. C’est l’effet Bohr qui est observé au


niveau des tissus et favorise le relargage d’O2 par l’HB.

4. Proposer une synthèse des mécanismes mis en jeu lors d’un exercice physique qui permettent une meilleure oxygénation des tissus à l’aide du Doc. 13 et du Doc. 14. Lors d’un exercice physique, les muscles actifs consomment de l’O2 et produisent du CO2. L’activité

provoque aussi une augmentation locale de la température et une acidification du milieu. Tout cela

concourt à un effet Bohr qui va favoriser l’oxygénation de ces tissus.

Exercice 1 Conséquence d’une hémolyse

1. Annoter le document. Préciser le numéro de l’élément auquel se fixe le dioxygène. 1 = hème.

2 = globine.

3 = O2.

2. Donner le terme médical correspondant à l’expression notée en caractère gras. Diminution de la quantité de dioxygène transportée dans le sang = hypoxémie.

3. Expliquer la conséquence de la diminution du transport d’O2 dans le sang. Cela provoque une mauvaise oxygénation des tissus. Le cerveau et le foie nécessitent beaucoup d’O2.

Ces organes peuvent être en difficulté rapidement.

Exercice 2 Échanges gazeux

1. Déterminer pour un muscle au repos le sens des échanges gazeux. Entrée d’O2 dans les cellules musculaires et sortie de CO2.

2. Comparer les échanges gazeux entre le muscle au repos et le muscle en activité. La quantité de gaz échangés est plus importante dans un muscle en activité.

3. Faire le lien entre la réponse à la question précédente et les variations des quantités de glucose dans le sang. La quantité de glucose consommée est aussi plus importante dans un muscle en activité.

Dans le muscle, le besoin en énergie est plus grand et celle-ci est obtenue par respiration cellulaire, qui

consomme O2 et glucose.

Exercice 3 Respiration

1. Écrire l’équation chimique correspondant à la respiration.

2. Montrer en quoi cette équation est compatible avec les échanges figurés sur le dessin ci-dessus. On constate une entrée de glucose et O2 dans la cellule et une sortie de CO2.

3. Nommer l’ultrastructure essentielle à la respiration. L'ultrastructure essentielle à la respiration est la mitochondrie.

4. Préciser le devenir du dioxyde de carbone dans le sang. Le CO2 va majoritairement se coupler à l’eau pour former HCO3 et sera transporté par le système vei-

neux jusqu’aux poumons où le CO2 sera finalement expiré.

Exercice 4 Étude d’une courbe de saturation

1. Donner la PO2 minimale qui permet une saturation complète de l’hémoglobine. Le CO2 est un déchet métabolique, issu de la respiration cellulaire.

2. Déterminer sur le graphique le pourcentage de saturation de l’hémoglobine lorsqu’elle passe


dans les poumons, au contact de l’air alvéolaire (PO2 = 13,8 kPa). Entrée de CO2 dans le sang au niveau des tissus et sortie du CO2 dans les alvéoles pulmonaires.

3. Évaluer le pourcentage de saturation de l’hémoglobine à proximité de tissus actifs (PO2 = 5,3 kPa). Sang hématosé : % CO2 lié à protéines du sang = 2,4 / (2,7+44+2,4) = 4,8 %.

Sang non hématosé : % CO2 lié à protéines du sang = 3,9 / (3,1 + 47 + 3,9) = 7,2 %.

4. En déduire la proportion d’O2 relargué au niveau des tissus. Le transport de CO2 dissous est très insuffisant pour satisfaire les besoins physiologiques.

5. Décrire l’allure d’une courbe de saturation dans des conditions d’hyperthermie par rapport à une courbe réalisée à 37 °C. La transformation d’une grande quantité de CO2 en hydrogénocarbonate entraîne une acidification du

milieu et une déviation de la courbe de saturation vers le bas. C’est un des facteurs de l’effet Bohr.

Exercice 5 Ultrastructures de l’appareil respiratoire

1. Préciser l’origine du CO2 qui entre dans le sang. Le CO2 est un déchet métabolique, issu de la respiration cellulaire.

2. Indiquer les lieux d’échanges du CO2 dans le corps Entrée de CO2 dans le sang au niveau des tissus et sortie du CO2 dans les alvéoles pulmonaires.

3. Calculer le pourcentage de CO2 transporté dans le sang sous forme combinée dans le cas du sang hématosé et dans le cas du sang non hématosé. Sang hématosé : pourcentage CO2 lié aux protéines du sang = 2,4 / (2,7 + 44 + 2,4) = 4,8 %.

Sang non hématosé : pourcentage CO2 lié aux protéines du sang = 3,9 / (3,1 + 47 + 3,9) = 7,2 %.

4. Préciser pourquoi il est nécessaire qu’une partie du CO2 soit transportée sous forme combinée dans le sang. Le transport de CO2 dissout est très insuffisant pour satisfaire les besoins physiologiques.

5. Expliquer la conséquence sur le pH du sang d’une grande quantité de CO2 transformée en hydrogénocarbonate et préciser la modification de la courbe de saturation induite. La transformation d’une grande quantité de CO2 en hydrogénocarbonate entraîne une acidification du

milieu et une déviation de la courbe de saturation vers le bas. C’est un des facteurs de l’effet Bohr.


Indiquer la relation entre le dioxygène et les termes suivants. Le dioxyde de carbone contient deux atomes d’oxygène.

La désoxyhémoglobine est une hémoglobine ne contenant pas de dioxygène.

L’oxyhémoglobine est une hémoglobine saturée en dioxygène.

Une hypoxie est due à une insuffisance de dioxygène.

Une oxydation est un phénomène de corrosion dû à l’oxygène.

QCM

Indiquer la (ou les) proposition(s) juste(s). 1 La flèche jaune représentée sur la figure symbolise le sens de diffusion : a. de l’eau b. du CO2

c. du dioxygène d. de l’hémoglobine 2 Le pourcentage de saturation de l’hémoglobine est égal à : a. [O2]fixé/[Hb]total


b. ([O2]fixé/4x[Hb]total) x100

c. ([Hb]4/[O2]fixé) x 100 3 Un sang hématosé est : a. riche en dioxygène b. riche en dioxyde de carbone c. pauvre en dioxygène d. pauvre en dioxyde de sodium

4 L’hypercapnie correspond à : a. trop d’oxygène b. trop de monoxyde de carbone c. trop de dioxyde de carbone d. trop d’acide 5 L’effet Bohr a lieu en cas : a. de diminution de la température b. de diminution du pH c. d’augmentation du CO2

6 L’oxygène se fixe sur l’hémoglobine : a. au niveau de l’hème b. sur une amine des hémoglobines

c. sur les unités α (mais pas sur des unités β) 7 Le dioxyde de carbone est essentiellement transporté dans le sang : a. par la carboxyhémoglobine b. sous forme combinée à l’eau c. sous forme dissoute 8 La molécule ci-dessus est celle : a. du dioxyde de carbone b. du monoxyde de carbone c. du dioxygène 9 Le travail du muscle entraîne : a. une acidose b. une alcalose c. une hypothermie J La carboxyhémoglobine est : a. une hémoglobine liée au CO b. une hémoglobine liée à CO2

c. une hémoglobine saturée d’oxygène

Chapitre 14 – Exemples de pathologies de l’appareil respiratoire 1

Chapitre 14

Exemples de pathologies de l’appareil respiratoire

CAPACITÉS

➢ Montrer l’intérêt des différentes techniques pour le diagnostic des pathologies respiratoires

➢ Repérer les signes cliniques de l’asthme

➢ Identifier les facteurs de risques de l’asthme

➢ Mettre en relation les mécanismes physiopathologiques du tabagisme avec les traitements et la

prévention associée

➢ Citer les principaux constituants de la fumée du tabac et préciser leurs effets physiopatholo-

giques

Activité 1 Mettre en relation les symptômes et le mécanisme d’une crise d’asthme

1. Recenser dans le Doc. 1 les signes cliniques de la crise d’asthme de Marie. Respiration sifflante lors de l’expiration. Sensation d’oppression thoracique. Dyspnée.

2. Définir les termes en gras. Expiration : expulsion de l’air des poumons.

Thoracique : en rapport avec le thorax.

Bronchodilatateur : molécule qui permet la dilatation des bronches.

3. Légender le schéma du Doc. 2. 1. Vaisseau sanguin.

2. Tissu musculaire.

3. Sous-muqueuse.

4. Cellule de la paroi.

5. Muqueuse.

6. Mucus.

7. Lumière.

4. Décrire les caractéristiques d’une bronche lors d’une crise d’asthme. Lors d’une crise d’asthme, le diamètre de la lumière de la bronche est rétréci et du mucus obstrue par-

tiellement cette lumière.

5. Mettre en relation les symptômes décrits dans le Doc. 1 et les caractéristiques des bronches lors d’une crise d’asthme identifiées à partir du Doc. 2. La respiration sifflante et la dyspnée sont dues à l’obturation des bronches. La sensation d’oppression

thoracique est la conséquence de ce dysfonctionnement du système respiratoire.

6. Justifier la réponse à une crise d’asthme apportée par Marie dans le Doc. 1. Le bronchodilateur, en élargissant le diamètre de la lumière des bronches, permet de revenir à un état

physiologique normal.

7. Indiquer, d’après les informations du Doc. 4, les facteurs influençant la DEP, mesurée grâce au débitmètre de pointe présenté dans le Doc. 3. L’âge, la taille et le sexe influencent la DEP.


8. La DEP mesurée par Marie dans le cas présenté au Doc. 1 étant de 187 L/min, commenter sa décision d’utiliser le bronchodilatateur. La valeur de DEP attendue pour une fille de 17 ans et d’1m60 est de 410 L/min.

Dans le cas de Marie, DEP = 187 L/min, ce qui est inférieur à 50 % de la valeur attendue. La crise

d’asthme est présente et nécessite la prise d’un bronchodilatateur.

Activité 2 Illustrer l’importance de la prévention de certains types d’asthme

1. Recenser, à partir du Doc. 6, différentes origines possibles de l’asthme. La survenue d’asthme peut avoir pour origine des antécédents familiaux, une réaction à des allergènes

(pollens, moisissures, acariens), une irritation par des polluants ou le froid. L’asthme peut aussi être

d’origine professionnelle.

2. À partir des informations contenues dans le site cité dans le Doc. 6 et de la BD en ligne sur ce site, dont la couverture est présentée en Doc. 5, justifier l’importance de la prévention et les moyens mis en œuvre. Un ajustement est fait lors du fleurage. On peut charger de l'eau avant la farine dans le pétrin, nettoyer

les machines et le sol avec un aspirateur professionnel adapté…

Activité 3 Montrer et expliquer que le tabagisme est une toxicomanie

1. Montrer en comparant le Doc. 7 et le Doc. 8 que le tabagisme (accoutumance aux produits issus des feuilles du tabac) est une toxicomanie. Le tabagisme est une toxicomanie car il provoque : - une addiction (envie irrépressible de consommer le produit) ; - une tolérance (tendance à augmenter les doses afin d’obtenir un effet équivalent) ; - une dépendance psychologique et physique.

2. À partir du Doc. 8, indiquer la différence essentielle au niveau de la vie sociale entre une addiction au tabac et une addiction à la cocaïne. Il est possible de conserver une vie sociale normale en cas addiction au tabac, ce qui n’est pas le cas

avec une addiction à la cocaïne.

3. Préciser le principal problème lié au tabagisme d’après vos connaissances. Le principal problème lié au tabagisme est lié aux goudrons qui provoquent l’apparition de cancers.

4. À partir des informations du Doc. 9, récapituler l’enchaînement des événements aboutissant à la sensation de plaisir procurée par la cigarette. La nicotine se fixe sur les récepteurs (nicotiniques) des neurones post-synaptiques, spécifiques à la

dopamine. Ces derniers sont impliqués dans le système de la récompense et du bien-être. Cette fixation

entraîne donc une sensation de bien-être.

5. Expliquer le mode d’action de la cocaïne qui empêche l’élimination de la dopamine de la fente synaptique. Normalement, de la dopamine est libérée par le neurone pré-synaptique dans la fente synaptique. Au

bout d’un moment, la dopamine est éliminée de cette fente synaptique et l’effet stimulant cesse. La

cocaïne empêche l’arrêt de stimulation par la dopamine et l’excitation est maintenue plus longtemps.


Activité 4 Illustrer les causes et les moyens de la lutte contre le tabagisme

1. Montrer, grâce au Doc. 10, la nécessité de la lutte contre le tabagisme. Le tabagisme est à l’origine de problèmes de santé publique, comme l’apparition de cancers, des pro-

blèmes cardiovasculaires et des bronchites chroniques. Il faut lutter contre cette dépendance.

2. Proposer une explication de l’apparition de cancers dus au tabagisme dans des régions éloignées physiquement de l’appareil respiratoire, à l’aide des connaissances acquises cette année. Les goudrons peuvent emprunter la circulation sanguine et provoquer des dégâts dans d’autres

endroits du corps.

3. Identifier les moyens préventifs proposés dans le Doc. 11. Il est possible d’augmenter le prix du paquet de cigarette pour dissuader les fumeurs et de communi-

quer visuellement sur le paquet sur la dangerosité du tabagisme. Le paquet neutre est moins attractif, le

mois sans tabac dissuasif. Une aide au sevrage peut aider les personnes à arrêter de fumer.

4. En utilisant le Doc. 10, préciser le composant présent dans les substituts à la cigarette utilisés lors du sevrage. Ces substituts contiennent de la nicotine. Cela permet de lutter contre la sensation de manque.

5. Commenter les résultats présentés dans le Doc. 11. On constate que le nombre de fumeurs diminue de façon plus ou moins importante à chaque hausse de

tabac. Dans cette optique, les passages à 5 euros et 7 euros ont été efficaces.

Activité 5 Expliquer les conséquences pathologiques du monoxyde de carbone issu de la combustion des cigarettes

1. Rappeler les modes de transport du dioxygène dans le sang à l’aide des données présentées dans le Doc. 12. Le dioxygène est très majoritairement transporté à l’hémoglobine sous forme combinée.

2. Présenter les résultats du tableau. Lorsque la quantité de CO augmente dans le sang, suite à la consommation d’une cigarette par

exemple, la quantité d’O2 transportée par l’Hb diminue et l’oxygénation est moins bonne.

3. Commenter l’allure des deux courbes du Doc. 13. La courbe en sigmoïde disparaît en présence de CO et la fixation de l’O2 à l’Hb est moins bonne.

4. Montrer que l’affinité du monoxyde de carbone pour l’hémoglobine permet d’expliquer la différence entre les courbes.

5. Expliquer les résultats du Doc. 12 à partir du Doc. 13. Le CO a une meilleure affinité pour l’Hb et lorsque CO se fixe sur HB, alors l’O2 ne peut plus se fixer.

Du fait de cette compétition, la quantité d’O2 fixée est donc moindre.

6. Indiquer les conséquences du tabagisme liées au monoxyde de carbone sur le transport du dioxygène et préciser les conséquences pour l’organisme. En cas de tabagisme, le transport d’O2 lié à l’HB est perturbé et l’oxygénation du corps est moins

bonne.


Activité 6 Comprendre le principe des techniques utilisées dans les pathologies pulmonaires

1. Préciser, par analogie avec l’endoscope étudié dans le chapitre 7, les différents éléments composant le bronchoscope du Doc. 14. Le bronchoscope est constitué d’une micro-caméra située à l’extrémité d’une fibre optique allongée.

Des outils interventionnels peuvent être ajoutés.

2. Préciser la localisation de la zone blanche (inflammation) observable sur le Doc. 15. Cette zone blanche est localisée entre 2 bronches.

3. Déterminer les parties accessibles de l’appareil respiratoire avec un endoscope de 3 mm de diamètre (en utilisant les données du chapitre 12).

Il n’est pas possible d’explorer les bronchioles, dont le diamètre est trop petit.

4. Rappeler le principe de la radiographie et de la scanographie. Ces deux techniques nécessitent l’utilisation de rayons X. La scanographie permet un ensemble

d’images en coupe fine et donc une reconstruction 3D.

5. Identifier et orienter les coupes du Doc. 16. Radiographie : coupe frontale.

Scanographie : coupe coronale.

Dans les deux cas, la droite du patient est localisée à la gauche sur les clichés.

6. Repérer sur la radiographie l’infection pulmonaire caractérisée par une augmentation de la densité de l’organe.

7. Préciser si l’existence d’une tumeur (augmentation de la densité cellulaire) ou d’une nécrose (diminution) se traduit par des régions noires ou blanches sur la radiographie du Doc. 16. Tumeur : région plus claire.

Nécrose : région plus foncée.

Exercice 1 Traitement d’une crise d’asthme

1. Décrire les symptômes ressentis par une personne souffrant d’asthme. Respiration sifflante lors de l’expiration. Sensation d’oppression thoracique. Dyspnée.


2. Indiquer le type de traitement d’urgence à mettre en place et expliquer son mode d’action. Bronchodilatateur en spray.

3. Identifier la courbe enregistrée avant le traitement et celle enregistrée après le traitement. Courbe 1 avant traitement et courbe 2 après traitement.

4. Comparer les VEMS (volume expiratoire obtenu en 1 seconde) et les CVF (volume maximal d’expiration après une inspiration forcée) et discuter de l’efficacité du traitement. Après traitement VEMS et CVF sont augmentés. Le traitement est efficace.

Exercice 2 Radiographie après trachéotomie

1. Définir le tabagisme. Le tabagisme est le nom de la toxicomanie liée à l’utilisation du tabac.

2. Indiquer les principales substances contenues dans la fumée de cigarette en précisant, lorsqu’il y a lieu, les effets pathogènes de ces dernières. La fumée de cigarette contient : - de la nicotine, responsable de l’accoutumance ; - des goudrons, responsables de cancers ; - des substances irritantes, responsables des bronchites chroniques ; - du monoxyde de carbone : responsable des problèmes cardiovasculaires.

3. Situer le larynx par rapport aux organes de l’appareil respiratoire qui l’entourent. Le larynx est en amont de la trachée et en aval de la bouche.

4. En utilisant la racine traché(o) et le suffixe -omie, définir une trachéotomie. Une trachéotomie est une ouverture chirurgicale de la trachée.

5. Expliquer le principe de la radiographie. La radiographie utilise les rayons X et permet de visualiser un organe ou une partie du corps sur une

pellicule photosensible. Selon la densité des tissus mous traversés, l’image est plus ou moins foncée.

Exercice 3 Étude des bronches

1. Nommer la technique permettant de photographier l’intérieur de l’appareil pulmonaire. La bronchoscopie permet de photographier l'intérieur de l'appareil pulmonaire.

2. Indiquer les différentes utilisations possibles de cette technique. Il est possible d’observer la paroi interne des bronches, de faire un prélèvement et éventuellement

d’intervenir pour traiter une pathologie.

3. Préciser la différence essentielle entre cette technique et les autres techniques d’imagerie médicale (radiographie, scanographie, IRM). Cette technique est invasive. L’endoscope est introduit dans les voies étudiées. Les techniques

d’imagerie médicale utilisent des ondes.

4. Rappeler le rôle des muscles lisses bronchiques dans la contraction des bronches. La contraction des muscles lisses bronchiques provoque une bronchoconstriction (diminution du dia-

mètre des bronches).

5. Expliquer l’intérêt de la thermoplastie bronchique dans le cas d’asthme sévère. La thermoplastie bronchique permet le relâchement des muscles lisses de la paroi et donc une bron-

chodilatation.

Exercice 4 Identification d’une broncho-pneumopathie chronique obstructive (BPCO)

1. Rappeler la signification de CVF et de VEMS. CVF = capacité vitale forcée.


VEMS = volume d'air expiré pendant la première seconde d'une expiration forcée.

2. Calculer l’indice de Tiffeneau du patient (IT = 𝐕𝐄𝐌𝐒

𝐂𝐕𝐅 × 100).

IT = 2,6/3,8 = 68 %.

3. Montrer que l’indice confirme le diagnostic du médecin. Cet indice est inférieur à 80 % et est caractéristique d’une BPCO.

4. Déterminer la cause probable de cette pathologie. Le tabagisme est probablement la cause de cette pathologie.

5. Proposer une mesure hygiéno-diététique permettant de diminuer les symptômes. Il faudrait que le patient cesse de fumer ou diminue sa consommation de tabac. Il peut se faire aider

pour cela.

Exercice 5 Interprétation d’images de scanner thoracique

1. Caractériser les plans de coupes des clichés ci-dessus, obtenus par scanographie. À gauche, coupe transverse. À droite coupe frontale.

2. Identifier la couleur attribuée par le traitement informatique aux tissus peu denses. Les tissus peu denses apparaissent en foncé.

3. Localiser précisément dans l’espace, grâce à la comparaison des deux clichés, la zone claire pathologique.

4. Expliquer pourquoi la couleur de la zone pathologique permet de distinguer un cancer d’une nécrose. La couleur plus claire est caractéristique d’une zone où les cellules sont nombreuses : c’est un cancer.


1. Faire correspondre les racines avec les mots grecs proposés. Cyan = kuanos ; hémo = haima ; pnée = pnein ; ptysie = ptuein.

2. Proposer, à partir des racines, préfixes et suffixes adéquats, une définition pour les termes suivants : apnée, dyspnée, hémoptysie. Apnée : arrêt de la ventilation.

Dyspnée : difficulté à respirer.

Hémoptysie = crachat de sang.

3. Le terme cyanose désigne le symptôme clinique consistant en la coloration bleutée de la peau et des muqueuses lorsque le sang contient trop d’hémoglobine désoxygénée. Justifier la


construction du mot. Ose : maladie non respiratoire ; cyan : bleu.

Cyanose : symptôme clinique consistant en la coloration bleutée de la peau.

QCM

Indiquer la (ou les) proposition(s) juste(s). 1 La prévalence d’une maladie est : a. le pourcentage de personnes atteintes dans une population b. le nombre de nouveaux cas dans l’année c. le pourcentage de guérison 2 L’asthme est une pathologie : a. de l’ensemble de l’appareil respiratoire b. des voies inférieures respiratoires c. des alvéoles 3 L’asthme entraîne : a. un raccourcissement de la longueur des bronches b. une diminution du nombre de bronches c. une diminution du diamètre des bronches

4 L’acarien photographié ci-dessus peut être impliqué dans : a. le déclenchement d’une crise d’asthme b. l’augmentation du monoxyde de carbone c. la production de sérotonine

5 Le diagnostic d’un asthme nécessite de réaliser : a. une fibroscopie b. une spirométrie c. une scanographie d. une radiographie 6 Les substituts à la cigarette contiennent : a. du goudron b. du monoxyde de carbone c. de la dopamine d. de la nicotine 7 Le tabagisme est : a. la première cause de mortalité dans le monde b. la première cause de mortalité évitable dans le monde c. responsable de maladies cardiovasculaires 8 Les goudrons des cigarettes sont responsables : a. de la dépendance b. de cancers du poumon c. de nombreux types de cancers

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Chapitre 1 Étude anatomique des organes et appareils · 2019. 10. 23. · Chapitre 1 – Étude anatomique des organes et appareils 5 2. Déterminer à quelle région du corps correspondent