TP Le bilan thermique du corps humain

L’Homme, comme tous les mammifères, est homéotherme: il doit conserver une température interne constante (37 °C) pour garantir le fonctionnement normal des différents organes. Dans des conditions extrêmes cependant, la température corporelle d’un humain peut s’élever au-dessus de 42°C ou chuter jusqu’à atteindre des valeurs inférieures à 27°C et la mort peut alors survenir. Quels sont les mécanismes impliqués dans la régulation de la température chez l’homme ?Activité 1   : Concevoir et mettre en œuvre un protocole expérimental (dans la peau d’un médecin urgentiste   !)

La couverture de survie ou « space blanket » a d’abord été conçu par la Nasa avant d’être un élément commun d’une trousse de survie : c’est une couche de plastique d’une dizaine de micromètres d’épaisseur (du polytéréphtalate d'éthylène, "PET"), recouverte de deux faces métallisées. Comment la couverture de survie, si fine, peut-elle nous protéger ?

Matériel : - Portoir, tubes à essai, bécher - Thermomètres, chronomètres - Couverture de survie (extrait de la notice disponible sur demande)

- Eau chaude (au bain marie)Les activités et leur déroulement Capacités et principaux critères d’évaluation

Proposer une stratégie et mettre en œuvre un protocole pour résoudre une situation problème Les couvertures de survie actuelles sont revêtues de deux faces métallisées distinctes, respectivement dorée et argentée. Elles répondent à deux fonctions distinctes : le côté argenté, initialement développé par la Nasa, réfléchit 90% du rayonnement infrarouge, tandis que le côté doré absorbe 50% de la chaleur incidente. (Sciences & Avenir,2018)

1. Proposer à l’aide du document une hypothèse sur les conditions d’utilisation de ces deux faces, l’une dorée, l’autre, argentée : dans quel sens doit-on positionner cette couverture en cas d’hypothermie par exemple ?

2. Concevoir un protocole expérimental à l’aide du matériel proposé pour tester votre hypothèse.Appeler le professeur pour vérification à l’oral

3. Mettre en œuvre le protocole expérimental. Appeler le professeur pour vérification des résultats

Emettre une hypothèse L’hypothèse est pertinente (en lien avec le problème posé) et

cohérente (avec les informations fournies)

Concevoir un protocole expérimental (oral) L’élève précise ce qu’il fait (la manipulation), comment il le

fait (utilisation du matériel précisée, gestion du temps) et ce qu’il attend.

Mettre en œuvre un protocole Les différentes étapes du protocole sont respectées. L’utilisation maîtrisée du matériel permet l’obtention de

résultats exploitables.

Communiquer et exploiter les résultats pour répondre au problème

4. Rassembler les résultats dans un tableau.

5. Proposer une explication aux résultats obtenus et répondre au problème posé : comment la couverture de survie, si fine, peut-elle nous protéger ?

Construire un tableau Le tableau est techniquement correct : soigné, lisible et

comprend un titre clair. Les données du tableau sont complètes et exactes, les unités

sont bien indiquées.

Répondre à un problème scientifique Les résultats expérimentaux sont exploités. La réponse est pertinente, complète et exacte. La rédaction est satisfaisante : le langage scientifique est

approprié.

Activité 2: Extraire et mettre en relation des informations afin d’identifier les facteurs influençant le bilan thermique d’un individu (dans la peau d’un médecin légiste   !)

Un médecin légiste peut déterminer l’heure d’un décès en confrontant des résultats obtenus avec plusieurs méthodes, dont la mesure de la température du corps de la victime. En effet, quand une personne meurt, la température de son corps change jusqu’à atteindre progressivement la température ambiante. Cette évolution est fonction de plusieurs paramètres internes et externes. Comment le médecin légiste peut-il déterminer l’heure du décès à partir de l’étude de la température corporelle ?

Mission : Un individu vient d’être trouvé mort assassiné. Les enquêteurs et techniciens de la police scientifique ont récolté des indices sur la scène du crime qu’ils vous rapportent au laboratoire. Plusieurs suspects ont été interrogés et leur alibi a été noté dans le dossier. En tant que médecin légiste en charge de l’enquête, vous devez compléter le rapport d’autopsie afin de déterminer l’heure du décès et ainsi trouver un coupable probable du crime parmi les suspects.

Méthode à utiliser (celle du Docteur Henssge)   : la thermométrie

a) Evolution de la température corporelle après la mort b) Facteurs de correction à prendre en compteIl est nécessaire de multiplier la valeur obtenue à l’aide de doc a) par un facteur de correction qui tient compte de plusieurs éléments tels que les vêtements portés par la victime.

ELEMENTS DE L’AFFAIRE N°CR04012020 – CRIME A RESOUDRE

I. LA VICTIME Clarke James était un spécialiste des baleines. Il devait prendre la direction de l’expédition Pacific Wale dans le Pacifique Sud pour faire des observations sur les conséquences des déchets de plastique flottants sur les baleines. Les découvertes qu'il allait faire risquaient-elles de déranger ? Quelqu'un voulait-il prendre sa place ?

II. LES SUSPECTS

Lou Bramal Dominique Fros Chris Lamoret Igor Roubrov

Petite amie de la victime. Connue pour ses excès de jalousie. Alibi confirmé de 21h à 23h30 (cinéma avec une amie) puis est rentrée seule chez elle.

Collègue de la victime.Elle a postulé pour diriger l’expédition. Elle a passé la soirée et la nuit chez elle avec son mari. Elle est partie au travail à 5h du matin.

Meilleur ami de la victim: secrètement amoureux de Lou. Il était à son entrainement de hockey de 20h à 23h. Il est ensuite rentré chez lui se changer avant de ressortir vers 1h en boite de nuit jusqu’à 6h du matin.

Ennemi déclaré de la victime. Possède des actions dans une compagnie pétrochimique fabricant des sacs plastiques. Il a participé à une partie de poker de 23h à 2h du matin.

DOSSIER : LA THERMOREGULATION DU CORPS HUMAIN

Document 1 : les mécanismes de transfert de l’énergie thermique

(Hatier, 2019, p. 120)Document 2 : La thermogenèse par le métabolismeMême au repos, le fonctionnement de nos organes consomme de l’énergie. Cette énergie est apportée par notre métabolisme, grâce auquel les cellules dégradent les nutriments et récupèrent ainsi l’énergie qu’ils contiennent. Mais le métabolisme a un rendement énergétique relativement faible. Par exemple, seule une petite partie de l’énergie produite par les cellules musculaires va être convertie en énergie mécanique servant au mouvement. Le reste est dissipé sous forme de chaleur.

La respiration : elle se déroule en conditions aérobies (en présence de dioxygène) et permet la production d’une grande quantité d’ATP (38 molécules d’ATP par molécule de glucose dégradée).

La fermentation : elle se déroule en conditions anaérobie (en absence de dioxygène) et permet la production d’une petite quantité d’ATP (2 molécules d’ATP par molécule de glucose dégradée).

L’ATP (Adénosine Tri Phosphate) : c’est une molécule énergétique, son utilisation fournit aux cellules l’énergie nécessaire pour leurs activités et leur fonctionnement.