Observation : Tous les êtres vivants se nourrissent.
Qu’est ce que la nutrition ?
I. GRANDIR, C’EST PRODUIRE.
Lors de la croissance d’un individu sa taille et sa masse augmente. Il produit donc de la matière organique. Pour ce faire, il doit prélever de la matière dans son environnement.
Se nourrir c’est prélever de la matière pour produire ou renouveler sa propre matière et produire de l’énergie.
II. LA NUTRITION DES VÉGÉTAUX.
Les végétaux se nourrissent d’eau, des sels minéraux, de dioxyde de carbone et ils ont besoin de lumière. Les végétaux se nourrissent de matière minérale.
Ils n’ont pas besoin d’autres êtres vivants pour se nourrir. On dit que ce sont des producteurs primaires.
III. LA NUTRITION DES ANIMAUX.
Les animaux se nourrissent de matière organique et d’un peu de matière minérale (sels minéraux et eau).
L’ensemble des aliments que consomme un animal définit son régime alimentaire.
Il y a trois grands régimes alimentaires.
Les animaux phytophages se nourrissent de matière organique d’origine végétale.
Les animaux zoophages se nourrissent de matière organique d’origine animale.
Les animaux omnivores se nourrissent de matière organique d’origine végétale et animale.
Les animaux ont tous besoin d’autres êtres vivants pour se nourrir. On dit que ce sont des producteurs secondaires.
IV. CHAÎNES ALIMENTAIRES ET RÉSEAUX TROPHIQUES.
Les êtres vivants se nourrissent et se font manger. Ils forment des chaînes alimentaires. Une chaîne alimentaire est une suite d’êtres vivants dans laquelle chacun des êtres vivants est mangé par celui qui le suit. La plupart des chaînes alimentaires débutent par un végétal.
Les chaînes alimentaires ne sont pas isolées. Elles se croisent et forment des réseaux trophiques.
Max : « Bonjour à tous ! Enlevez vos blousons, asseyez-vous et sortez vos affaires. »
Samuel et Léo : « Bonjour monsieur Max ! »
Max : « Bonjour 🙂 Léo, le petit rappel s’il te plaît. »
Léo : « Oui monsieur Max. Nous étudions les besoins alimentaires des êtres vivants. Les végétaux se nourrissent d’eau, de sels minéraux et de dioxyde de carbone en présence de lumière. Nous pouvons dire qu’ils se nourrissent de matière minérale. Les animaux se nourrissent de matière organique. Samuel, veux-tu faire la suite ? »
Samuel : « Je veux bien. Merci Léo. Si un animal se nourrit de matière organique d’origine végétale, on dit qu’il est phytophage. Il y a des phytophages spécialisés comme les granivores, les frugivores, les nectarivores… Si un animal se nourrit de matière organique d’origine animale, on dit qu’il est zoophage. Là aussi il y a des zoophages spécialisés : les piscivores, les insectivores, les hématophages… Beaucoup d’animaux se nourrissent à la fois de matière organique d’origine animale et d’origine végétale. Ils sont omnivores. »
Max : « Très bien à tous les deux ! Vous connaissez bien vos leçons. »
Léo : « C’est facile ! Il y a juste un peu de vocabulaire. »
Samuel : « J’aime bien apprendre des mots moi 🙂 «
Max : « Je t’en félicite Samuel. Le vocabulaire est un trésor. C’est grâce à lui que vous pourrez exprimer votre intelligence. »
Léo : « Monsieur Max, j’ai une question. »
Max : « Je t’écoute Léo. »
Léo : « En fait, ce n’est pas vraiment une question. C’est plutôt une remarque. Les animaux se mangent entre eux ! »
Max : « Oui Léo. Manger et se faire manger. C’est la dure loi de la nature. »
Samuel : « Ça fait comme une chaîne alors ! »
Max : »Absolument. On parle d’ailleurs de chaînes alimentaires. Une chaîne alimentaire est une suite d’êtres vivants dans laquelle chacun des être vivant est mangé par celui qui le suit.
Léo : « Je comprends ! Par exemple, la noisette est mangée par la sittelle torchepot et la sittelle torchepot est mangée par la chouette hulotte ! »
Samuel : « La graine du pin est mangée par le mulot et le mulot est mangé par la chouette hulotte ! »
Max : « Tout à fait ! Nous pouvons le noter comme ceci :
Graine de pin → mulot sylvestre → chouette hulotte
La flèche se lit : ‘est mangé par’. »
Samuel : « Il y a donc un végétal, un phytophage et un zoophage. »
Max : « Il peut y avoir plusieurs zoophages de suite. Comme dans l’exemple suivant :
Feuille de pommier → Chenille de paon du jour → rougegorge familier → chouette hulotte
Nous pouvons mettre en évidence les besoins nutritifs en utilisant des couleurs. Voici ce que ça donne :
Feuille de pommier → Chenille de paon du jour → rougegorge familier → chouette hulotte
Comprenez-vous ? »
Léo : « En vert, c’est un végétal. En bleu, c’est un phytophage et en rouge ce sont les zoophages. »
Samuel : « Monsieur Max. J’ai entendu parler de prédateur. Qu’est ce que c’est ? »
Max : » Un prédateur est un animal qui se nourrit de proies qu’il chasse. »
Léo : « C’est donc un zoophage mais il n’est ni nécrophage ni hématophage. »
Max : »Absolument ! Bien, si vous n’avez pas de questions, il est temps de passer à des exercices. »
Samuel : « Chouette alors ! »
Max : « Le premier exercice est très facile. Il s’agit d’identifier les régimes alimentaires de trois animaux à partir de documents qui indiquent ce qu’ils mangent. »
Léo : « Trop facile ! »
Max : » 🙂 Dans ce deuxième exercice, il va vous falloir trouver trois chaînes alimentaires de trois maillons chacune. Attention ! Vous connaissez les animaux présents sur le document et vous devez leur donner un nom précis ! »
Samuel : « Encore plus facile ! »
Max : « Dans ce troisième exercice les chaînes alimentaires sont représentées. Vous devez répondre à quelques questions… Au travail mes petits ! »
Max : « Vous travaillerez sur une feuille que vous me remettrez lorsque vous aurez terminé. »
Quelques minutes plus tard… »
Samuel : « Fini ! »
Léo : « Fini aussi ! »
Max : « Alors rendez moi vos travaux et filez en récréation ! »
Max : « Bonjour à tous ! enlevez vos blousons, asseyez-vous et sortez vos affaires. »
Samuel et Léo : « Bonjour monsieur Max. »
Max : « Bonjour mes petits. »
Samuel : « Monsieur Max, puis-je faire le petit rappel ? »
Max : « Si tu veux Samuel. »
Samuel : « C’est très simple. Nous avons commencé à étudier l’évacuation des déchets. Lors de la production d’énergie dans les organes, il y production de dioxyde de carbone. Ce dioxyde de carbone est d’abord rejeté dans le sang. Le sang circule jusqu’aux poumons. Au niveau des poumons, le dioxyde de carbone passe du sang à l’air alvéolaire puis il est évacué du corps lors de l’expiration. »
Max : « Oui Léo. Ne vous ai-je jamais parlé de l’urée ? »
Samuel : « Urée ? Ça me fait penser à urine… »
Max : « C’est la même étymologie. »
Léo : « J’en déduis que l’urée est évacuée dans l’urine. Il me semble bien que l’urine est produite dans la vessie. Quand on doit uriner la vessie est remplie. »
Samuel : « Moi je pense qu’elle est produite dans les reins ! J’ai entendu dire que les calculs rénaux empêchaient parfois de faire pipi ! »
Max : « D’urine Samuel 🙂 «
Léo : « Qu’est ce que c’est un calcul rénal ? »
Max : « C’est un petit caillou, un cristal, qui se forme quelque part dans l’appareil urinaire, souvent dans le rein. En voici un… »
Un calcul rénal
Léo : « Aïe ! Ouille ! »
Max : « Oui 🙂 Revenons à vos hypothèses. Léo, tu supposes que l’urine se forme dans la vessie. Samuel suppose qu’elle est formée dans les reins. La question s’est posée il y a longtemps mais elle a été résolue il y a longtemps également. Je vous donne une activité qui va vous permettre de savoir lequel de vous deux a raison. »
Max : « Faites attention quand vous rédigez ! Il faut bien indiquer les étapes de la démarche expérimentale ! Et il y a un piège. Dans le texte, le protocole et les résultats sont un peu mélangés. C’est à vous de bien les séparer. Travaillez bien ! »
Bonjour à tous ! Voici la correction de l’activité sur les histoires de cônes et de noisettes. J’ai eu l’occasion de lire vos travaux et vous avez plutôt bien travaillé 🙂
Pour réviser ce qu’il se passe chez les végétaux…
1. Les végétaux se nourrissent d’eau, de sels minéraux et de dioxyde de carbone en présence de lumière.
2. Les végétaux se nourrissent de matière minérale.
Histoire de cônes…
1. Je vois que les écailles ont été enlevées et que le cône a un aspect net. J’en déduis que c’est un mulot qui a mangé les graines.
2. Je vois que les écailles sont encore sur le cône et qu’elle sont déchiquetées. J’en déduis que c’est un pic qui a mangé les graines.
3. Je vois que les écailles ont été enlevées et que le cône a un aspect effiloché. J’en déduis que c’est un écureuil qui a mangé les graines.
4. Je vois que les écailles sont encore sur le cône et qu’elle sont fendues. J’en déduis que c’est un bec-croisé qui a mangé les graines.
Histoire de noisettes…
A : Je vois une ouverture circulaire avec des marques de dents. J’en déduis que c’est un mulot qui a mangé cette noisette.
B : Je vois que la noisette est coincée dans l’écorce d’un arbre. J’en déduis que c’est une sittelle torchepot qui l’a mangée.
C : Je vois un petit trou rond dans l’écale. J’en déduis que c’est une larve du balanin qui a mangé la noisette.
D : Je vois une noisette cassée en deux. J’en déduis que c’est un écureuil qui l’a mangée.
Un peu de vocabulaire…
Un animal qui se nourrit de graines est qualifié de granivore.
Un animal phytophage se nourrit de matière organique d’origine végétale.
Un animal phyllophage est un animal qui se nourrit de feuilles.
Max : « Bonjour à tous ! Enlevez vos blousons, asseyez-vous et sortez vos affaires. »
Samuel et Léo : « Bonjour monsieur Max. »
Max : « Vous souvenez-vous de ce que nous allons étudier. »
Léo : « Oui monsieur Max. Nous savons que les organes utilisent du glucose et du dioxygène pour produire de l’énergie et que cette énergie s’accompagne de la production de déchets. Comme déchet, il y a par exemple le dioxyde de carbone qui est rejeté dans le sang. Il faut donc que le sang se débarrasse du dioxyde de carbone. »
Samuel : « Et nous supposons que cela se passe au niveau des alvéoles pulmonaires. »
Max : « Comment pourrions-nous vérifier cela ? »
Samuel : « Avec le même protocole que la dernière fois mais en étudiant le dioxyde de carbone. »
Léo : « Il faut mesurer le dioxyde de carbone dans l’air inspiré et dans l’air expiré puis dans le sang arrivant à une alvéole et dans le sang repartant de cette même alvéole. »
Samuel : « Ensuite on compare tout ça et on construit un schéma. »
Max : « D’accord 🙂 Je vois que vous maîtrisez le sujet. Je peux donc vous donner une activité à faire ! »
Max : « Bonjour à tous ! Enlevez vos blouson, asseyez vous et sortez vos affaires. »
Samuel et Léo : « Bonjour monsieur Max ! »
Max : « Bonjour mes petits 🙂 Qui veut faire le petit rappel aujourd’hui ? »
Samuel et Léo : « Moi ! Moi ! »
Max : « Quel choix cruel… Samuel, tu commences. Léo, tu prendras la suite. »
Samuel : « Nous nous demandons comment le sang est réapprovisionné en dioxygène. Nous avons fait l’hypothèse que cela se passe au niveau des poumons. L’air arrive aux poumons par les voies respiratoires : le nez, la trachée, les bronches et les bronchioles. Tout au bout il y a les alvéoles pulmonaires. »
Léo : « Pour que l’air se déplace dans les voies respiratoires il faut des mouvements respiratoires réalisés grâce à des muscles respiratoires. Il faut savoir que les poumons sont collés à la cage thoracique par les plèvres. Quand les muscles respiratoires se contractent, ils font augmenter le volume des poumons et l’air entre. Quand ces mêmes muscles se relâchent, le volume des poumons diminue et l’air sort. »
Samuel : » Pour terminer nous savons qu’il y a beaucoup d’alvéoles pulmonaires et qu’elles sont forcément très petites. »
Léo : « Elles sont couvertes de vaisseaux sanguins tout petits eux-aussi. »
Samuel : « Ce qui fait que dans les poumons, l’air et le sang sont très proches l’un de l’autre tout en étant séparés. »
Léo : « Nous pouvons affiner notre hypothèse de départ. »
Samuel : « Nous supposons maintenant que le sang est réapprovisionné en dioxygène au niveau des alvéoles. »
Max : « Bravo ! C’est parfait ! Quel plaisir de vous écouter 🙂 Nous allons vérifier cette hypothèse. Mais tout d’abord, il nous faut schématiser une alvéole pulmonaire. Léo, au tableau ! »
Léo : « J’y vais de ce pas 🙂 Alors… Voilà ! »
Max : « Léo, il me semble que tu as oublié la légende ! »
Léo : « J’allais la faire… Voilà ! «
Max : « C’est mieux ! Peux-tu expliquer ce que signifie la petite flèche noire que tu as ajouté en bas ? »
Léo : « C’est le sens de circulation du sang monsieur Max. »
Max : « Très bien ! Comment pourrions-nous vérifier notre hypothèse ? Je vous la rappelle : On suppose que le sang se réapprovisionne en dioxygène au niveau des alvéoles pulmonaires. J’attends vos propositions de protocoles… »
Samuel : « Il faut mesurer la quantité de dioxygène dans l’air inspiré et dans l’air expiré en utilisant un oxymètre. Ensuite, il faut mesurer la quantité de dioxygène dans le sang qui arrive à l’alvéole et dans le sang qui repart de l’alvéole. »
Max : « C’est exactement ça ! Je vous donne les résultats de ces mesures puis vous construirez le schéma comme je vous l’ai appris. Cela vous permettra de formuler la conclusion ! Voici le document… »
Max : « Appliquez-vous ! Je sais que cette activité n’est pas facile mais vous êtes capable de la réussir. Dites-vous aussi que c’est un entraînement pour une autre activité qui ressemble beaucoup à celle-ci. Nous verrons si vous avez fait des progrès… »
Max : « Bonjour à tous ! Enlevez vos blousons, asseyez-vous et sortez vos affaires. »
Samuel et Léo : « Bonjour monsieur Max ! »
Max : « Bonjour mes petits 🙂 Qu’avez-vous retenu jusque maintenant ? »
Léo : « Nous étudions l’approvisionnement du sang en dioxygène. »
Samuel : « Il se fait grâce à l’appareil respiratoire. L’appareil respiratoire comprend les voies respiratoires, la cage thoracique et les muscles respiratoires. »
Léo : « Quand les muscles respiratoires se contractent, la cage thoracique gonfle et l’air entre dans les poumons. Quand ces mêmes muscles se relâchent, la cage thoracique s’affaisse et l’air est expiré. »
Max : « Très bien ! »
Léo : « Nous savons aussi qu’il y a des tas de vaisseaux sanguins dans les poumons ! On le sait grâce au moulage avec la cire ! »
Max : « Cette image t’a marquée apparemment Léo. »
Léo : « Rhooo oui ! C’est impressionnant ! »
Samuel : « Mais on ne voit pas les tous petits détails ! On ne sait pas ce qu’il y a au bout des bronchioles les plus fines ! »
Max : « C’est vrai. C’est ce que nous allons voir maintenant. Le plus simple est d’observer un morceau de poumon au microscope optique. Voyez ce que ça donne… »
Photographie d’un morceau de poumon observé au microscope optique.
Samuel : « Pfff… »
Léo : « Pas facile… Je suppose qu’en blanc c’est l’air… »
Max : « Oui Léo. »
Samuel : « Et le reste… Il doit y avoir la paroi des… Ça s’appelle comment monsieur Max ? »
Max : « De quoi parles-tu Samuel ? »
Samuel : « Je pense que ça fait comme des petits sacs dans lesquels il y aurait de l’air. »
Léo : « Et les vaisseaux sanguins seraient collés à la paroi de ces petits sacs. »
Max : « Ce que vous appelez des petits sacs sont en fait des alvéoles pulmonaires. »
Photographie d’un morceau de poumon observé au microscope optique.
Max : « En passant au microscope électronique c’est peut-être plus facile à comprendre… »
Photographie d’un morceau de poumon observé au microscope électronique à balayage.
Léo : « Ah oui ! On voit comme des olives ! Ce sont les alvéoles ! »
Samuel : Et dessus il y a les vaisseaux sanguins. On en voit un sur la droite. Il se divise en des tas de petits vaisseaux encore plus fins qui recouvrent bien la paroi de l’alvéole. »
Max : « Vous avez bien interprété cette photographie 🙂 Voici un schéma qui reconstitue ce que nous venons d’observer. »
Schéma d’une grappe d’alvéole pulmonaire.
Léo : « Au niveau des alvéoles, le sang et l’air sont très proches ! C’est là qu’il doit y avoir les échanges entre l’air et le sang ! »
Max : « C’est une bonne hypothèse Léo. Nous la vérifierons la prochaine fois. Pour le moment notons la leçon du jour. »
III. LE FONCTIONNEMENT D’UNE ALVÉOLE.
1. Structure d’une alvéole.
A l’extrémité des bronchioles les plus fines on observe des petites grappes d’alvéoles pulmonaires. Elles sont remplies d’air. A la surface de ces alvéoles il y a des capillaires sanguins. Ce sont des vaisseaux sanguins très fins. Au niveau des alvéoles l’air et le sang sont très proches l’un de l’autre.
Photographie d’alvéoles pulmonaires observées au microscope.
Quelques chiffres…
Il y a environ 300 millions d’alvéoles pulmonaires par poumons. La surface totale de contact entre les alvéoles et les vaisseaux sanguins est d’environ 90 m2 ce qui équivaut à la surface d’un terrain de tennis. La distance qui sépare l’air du sang dans une alvéole est d’environ un millième de millimètre…
Max : « Bonjour à tous ! Enlevez vos blousons, asseyez-vous et sortez vos affaires. »
Samuel et Léo : « Bonjour monsieur Max ! »
Max : « Bonjour mes petits 🙂 Pourriez-vous me rappeler où nous nous étions arrêtés ? »
Léo : « Aux voies respiratoires ! Elles débutent par le nez ou la bouche et se poursuivent par la trachée. La trachée se divise en deux bronches en arrivant aux poumons et les bronches donnent de multiples bronchioles de plus en plus fines et nombreuses. »
Samuel : « Et vous aviez terminé le cours en parlant rapidement du diaphragme. »
Léo : « Nous étions donc en pleine étude de l’appareil respiratoire ! »
Samuel : « Moi j’aimerais bien comprendre comment les poumons gonflent et se dégonflent… »
Max : « La ventilation pulmonaire… Si tu veux Samuel ! Bien vous savez que les poumons se situent dans le thorax. Plus précisément, ils se situent dans la cage thoracique. »
Léo : « Elle est constituée par les côtes ! »
Max : « Oui Léo, mais pas seulement. Les côtes doivent bien s’attacher sur quelque chose… Voici un dessin du squelette thoracique pour que vous compreniez mieux… »
Dessin du squelette thoracique
Max : « Vous voyez donc que la cage thoracique est formée de douze côtes. Elles sont toutes attachées à la colonne vertébrale. Les vertèbres qui portent des côtes sont appelées vertèbres thoraciques. Les vraies côtes s’attachent au sternum par des cartilages. »
Léo : « Les cartilages sont souples ! Comme dans le bout du nez ou dans les oreilles ! »
Samuel : « Comme ça quand la cage thoracique bouge, les côtes peuvent se déplacer ! »
Max : « Oui mes petits 🙂 Les fausses côtes sont attachées indirectement sur le sternum et les 2 paires de côtes flottantes ne sont pas du tout attachées au sternum. »
Léo : « Nous connaissons maintenant les os de l’appareil respiratoire. »
Samuel : « Monsieur Max, comment les poumons sont-ils attachés aux côtes ? »
Max : « Bonne question Samuel ! La face interne de la cage thoracique est recouverte d’un tissu fin appelé plèvre pariétale. Les poumons sont eux mêmes recouverts extérieurement par un tissu identique : la plèvre viscérale. Entre les deux plèvres il y a du vide qui les colle l’une à l’autre. »
Léo : « C’est le vide qui les colle ? »
Max : « Oui Léo 🙂 A quoi pourrais-je comparer cela… Les sacs plastiques du rayon fruits et légumes des magasins ! Les deux côtés du sac sont collés par le vide ! Je vois souvent des gens s’énerver parce qu’ils n’arrivent pas à ouvrir les sacs 🙂 »
Léo : « Merci monsieur Max. Donc les poumons sont collés à la cage thoracique par les plèvres. Mais pour réaliser un mouvement, il faut des muscles ! »
Max : « Les muscles respiratoires ! Les voici… »
Dessin des muscles respiratoires
Max : « Il y a donc les muscles élévateurs des côtes, les muscles intercostaux et le diaphragme. »
Samuel : « Donc l’appareil respiratoire comporte les voies respiratoires, les poumons, la cage thoracique et les muscles respiratoires. »
Max : « Oui Samuel. Tous ces organes permettent la ventilation pulmonaire. C’est à dire l’inspiration et l’expiration. La plupart du temps, seule l’inspiration est active. Pour inspirer, il faut contracter les muscles élévateurs des côtes, les muscles intercostaux et le diaphragme. Dans ce cas, le volume de la cage thoracique augmente. »
Léo : « Et comme les poumons sont collés à la cage thoracique par les plèvres, quand le volume de la cage thoracique augmente, le volume des poumons augmente ! »
Samuel : « Et ça aspire l’air ! »
Léo : « Ça alors ! Je pensais que c’était l’air qui faisait gonfler les poumons en entrant ! Mais en fait c’est parce que le volume des poumons augmente que l’air entre ! »
Max : « Et oui ! »
Léo : « Et pour l’expiration ? »
Max : « Il suffit que les muscles se relâchent. La cage thoracique s’affaisse et appuie sur les poumons. »
Samuel : « Et les poumons se vident ! »
Léo : « Donc l’inspiration est active et l’expiration est passive ! »
Max : « Sauf dans le cas de l’expiration forcée… Voici une petite animation qui reprend ce que nous venons de voir… »
Léo : « C’est exactement ce qu’on vient de voir ! »
Max : « Bien sûr Léo ! Pour encore mieux comprendre je vous propose de réaliser un modèle de ventilation pulmonaire. Voici une vidéo qui vous explique comment faire… »
Samuel : « Rholala ! Ah bah oui ! On voit bien que ce sont les mouvements du diaphragme qui font entrer l’air ! »
Max : « Oui Samuel ! Rholala 🙂 Bien, nous pouvons noter la leçon. Prenez vos cahiers… »
2) Les autres organes de l’appareil respiratoire.
L’appareil respiratoire comporte également les os de la cage thoracique (côtes, vertèbres et sternum) ainsi que des muscles respiratoires dont le plus important est le diaphragme.
II. LA VENTILATION PULMONAIRE.
La ventilation pulmonaire est le renouvellement de l’air contenu dans les poumons. Elle comprend deux temps : l’entrée de l’air dans les poumons lors de l’inspiration et la sortie de l’air lors de l’expiration.
La ventilation est permise par des muscles respiratoires. Lorsque les muscles respiratoire se contractent, le volume de la cage thoracique et des poumons augmente et l’air est inspiré. Lorsque ces muscles se relâchent le volume de la cage thoracique et des poumons diminue et l’air est expiré.
Max : « La leçon est terminée. Avez-vous des questions ? »
Samuel et Léo : « Non monsieur Max ! »
Max : « Si vous le voulez vous pouvez réaliser une maquette de poumons. Vous me la donnerez la prochaine fois que nous nous verrons. Faites attention à vos doigts en découpant la bouteille ! »
Samuel et Léo : « Oui monsieur Max ! Au revoir monsieur Max ! »
Max : « Bonjour à tous ! Enlevez vos blousons, asseyez-vous et sortez vos affaires. »
Samuel et Léo : « Bonjour monsieur Max ! »
Max : « Bonjour 🙂 Nous allons commencer. Je rappelle l’une de nos observations de départ. Lors de son passage dans le sang, le sang s’appauvrit en dioxygène. »
Léo : « Le problème est : Comment le sang est-il réapprovisionné en dioxygène ? »
Max : « Je n’ai même plus le temps de poser les questions 🙂 Observation, problème… »
Samuel : « Nous devons maintenant formuler une hypothèse ! Ce n’est pas très difficile. Je suppose que le sang est réapprovisionné en dioxygène lors de la respiration. »
Léo : « Ça, on le sait déjà ! Je préciserais que cela se passe au niveau des poumons puisque les humains ont des poumons. »
Max : « C’est ce que nous allons voir dans ce chapitre… Commençons par étudier l’appareil respiratoire… »
Léo : « Nous allons encore voir une dissection ? »
Max : « Je préfère éviter de disséquer un humain… Je risquerais d’aller en prison 🙂 «
Léo : » 🙂 Monsieur Max, j’ai une question ! Nous avons parlé d’appareil digestif. Maintenant nous parlons de l’appareil respiratoire. Qu’est ce qu’un appareil ? »
Max : « Bonne question Léo ! Un appareil est un ensemble d’organes qui contribuent à la réalisation d’une même fonction biologique. »
Samuel : « Compris ! Tous les organes de l’appareil respiratoire contribuent à la respiration. Même indirectement ! »
Léo : « Il doit y avoir les poumons dans l’appareil respiratoire. »
Samuel : « Oui mais ils sont là, dans le thorax. Et l’air passe par le nez ou la bouche. Il faut des tuyaux pour conduire l’air jusqu’aux poumons. »
Léo : « Et puis les poumons bougent ! Il doit y avoir des muscles attachés à des os pour faire bouger les poumons. »
Max : « Bravo mes petits ! Tous les organes que vous avez cités appartiennent bien à l’appareil respiratoire. Je vous montre une jolie image qui montre en partie l’appareil respiratoire… »
Image de synthèse montrant les poumons en place.
Samuel : « C’est une image de synthèse ! Ce n’est pas ce qu’on voit ! Comment les scientifiques ont-ils pu avoir les informations qui ont permis de réaliser cette image monsieur Max ? »
Max : « Il y a la dissection évidemment. Chez le lapin, le rat, l’Homme… Il y a d’autres techniques. Il existe par exemple un gaz qui est visible si on fait une radiographie. Si on le fait respirer à un individu et qu’on fait une radiographie, on peut voir le trajet que va faire ce gaz. Regardez ce que cela donne… »
Radiographie montrant les voies respiratoires.Autre vue des voies respiratoires
Léo : « Ça fait comme un arbre à l’envers ! »
Samuel : « Il y a un tuyau unique qui se divise d’abord en deux puis chacun des branches se divise à son tour en branches de plus en plus petite ! Comme un arbre ! »
Max : « Ce sont les voies respiratoires également appelées voies aériennes. Elles débutent pas le nez ou la bouche, se poursuivent par la trachées qui donne les deux bronches. Il y a ensuite des bronchioles de plus en plus fines. »
Léo : « C’est par là que passe l’air ! »
Max : « Oui Léo ! »
Samuel : « Mais si le rôle des poumons est de permettre au sang d’être réapprovisionné en dioxygène, il doit y avoir du sang également ! »
Max : « Bien raisonné Samuel ! »
Léo : « C’est possible de voir ça à la radio ? »
Max : « Je ne sais pas. Je préfère une méthode ancienne… Très impressionnante. Elle se fait sur une personne morte. On peut remplir ses vaisseaux sanguins avec de la cire colorée. Ensuite on dissous le corps avec de l’acide et il ne restera que le moulage des vaisseaux sanguins. On peut utiliser cette technique pour mettre en évidence les vaisseaux sanguins contenus par les poumons mais aussi pour les voies respiratoires. Voici ce que ça donne… »
Moulage en cire des voies aériennes et des vaisseaux sanguins des poumons.
Léo : « Rholala ! »
Samuel : « C’est impressionnant ! »
Léo : « En blanc, ce sont les voies respiratoires. »
Samuel : « Et en rouge et bleu ce sont les vaisseaux sanguins ! »
Léo : « Si je comprends bien, un poumon c’est un organe dans lequel il y a des tas de petits tuyaux remplis d’aire et des tas de petits tuyaux remplis de sang ! »
Samuel : « Ces tuyaux se collent les uns aux autres et il y a des échanges de gaz entre les deux ! »
Max : « Très bien raisonné ! Bravo mais petits mais ce n’est pas aussi simple que cela. Nous verrons les détails la prochaine fois. Pour le moment, vous allez légender un document montrant les voies respiratoires. »
Samuel : « Oui monsieur Max ! Ça va être facile 🙂 «
Max : « Pour la légende, il faut utiliser les mots ou expressions suivants : cavité buccale, cavité nasale, gorge, trachée, bronche, bronchiole, diaphragme, poumon. N’oubliez ni le titre ni l’échelle ! Pour vous aider sachez que la distance entre le nez et le diaphragme est d’environ 50 cm. »
…
Max : « Je vous donnerai le corrigé plus tard mais je crois avoir vu que vous aviez bon 🙂 Pour le moment, nous pouvons noter le début de la leçon. »
L’APPROVISIONNEMENT DU SANG EN DIOXYGÈNE
Lors de son passage dans les organes, le sang s’appauvrit en dioxygène. Comment le sang est-il réapprovisionné en dioxygène ?
I. ANATOMIE DE L’APPAREIL RESPIRATOIRE.
L’appareil respiratoire comprend tous les organes qui permettent la respiration.
1. Les voies respiratoires.
Les voies respiratoires sont des tuyaux dans lesquels se déplace l’air lors de la ventilation pulmonaire. Les voies respiratoires commencent par le nez ou la bouche. Elles se poursuivent par la trachée qui se divisent en deux bronches en arrivant aux poumons. Les bronches se divisent en bronchioles de plus en plus fines et de plus en plus nombreuses.
Max : « Bonne question ! C’est un muscle respiratoire. Il sépare le thorax de l’abdomen. Lorsqu’il se contracte il provoque une augmentation du volume de la cage thoracique et de l’air entre dans les poumons. Je vous expliquerai ça lors de la prochaine séance. Pour le moment, vous pouvez ranger vos affaires et filer en récréation. »
Max : « Bonjour à tous ! Enlevez vos blousons, asseyez vous et sortez vos affaires.
Samuel et Léo : « Bonjour monsieur Max ! »
Max : « Bonjour mes petits 🙂 «
Léo : « Je fais le petit rappel ! Nous parlons de la reproduction sexuée. Il faut un mâle qui produit des spermatozoïdes et une femelle qui produit des ovules. »
Samuel : « Et il faut qu’ils soient de la même espèce ! »
Léo : « Merci Samuel, j’allais l’oublier. Ensuite, soit il y a accouplement soit il n’y a pas accouplement. Mais l’ovule et le spermatozoïde vont ce rencontrer et ça va donner une cellule-œuf. »
Samuel : « C’est la fécondation ! C’est la rencontre suivie de la fusion d’un ovule et d’un spermatozoïde. Elle donne naissance à une cellule-œuf à l’origine d’un nouvel individu ! »
Max : « C’est très bien ! Encore une fois vous connaissez bien vos leçons. Nous allons maintenant voir la suite. Reprenons les images de la fécondation… «
Photographies montrant les étapes de la fécondation.
Max : « Vous vous souvenez que seul le noyau du spermatozoïde pénètre l’ovule puis ces deux noyaux fusionnent. »
Léo : « Ça donne la cellule-œuf ou zygote. »
Max : « Voici la suite… »
Photographies montrant le développement de la cellule-œuf.
Samuel : « La cellule-œuf s’est multipliée pour donner deux cellules ! »
Léo : « Puis ces deux cellules se sont multipliées pour en donner quatre ! »
Samuel : « Après il doit y en avoir huit ! »
Max : « C’est exact ! Que remarquez-vous au sujet de la taille des cellules ? »
Léo : « Elles sont de plus en plus petites ! »
Samuel : « Ça ne m’étonne pas ! Monsieur Max nous a dit que l’ovule, donc la cellule-œuf, est une cellule de très grande taille par rapport aux cellules de l’individu. »
Léo : « Monsieur Max, comment appelle t-on le machin constitué de quelques cellules ? »
Max : « C’est un embryon. On lui donne des noms différents selon le stade d’évolution. C’est d’abord une morula puis une blastula, une gastrula… Mais retenez embryon. Revoyons cela en film… »
Max : « Qui veut résumer ce que nous venons de voir ? »
Samuel et Léo : « Moi ! moi ! »
Max : » 🙂 Léo… »
Léo : « Suite à la fécondation, la cellule-œuf se multiplie et devient un embryon. A chaque multiplication une cellule donne deux cellules. »
Max : « C’est très bien Léo. Ensuite, ça se complique. L’embryon peut donner une larve. »
Samuel : « Comme chez les insectes ? »
Max : « Oui et non… Chez les insectes que nous avons étudiés en 6ème, la larve sort de l’œuf. »
Samuel : « Ah oui ! Je me souviens ! œuf, larve, nymphe et adulte ! »
Léo : « Ce sont les étapes du développement avec métamorphose ! »
Max : « Oui mes petits 🙂 Prenons l’oursin maintenant. Les gamètes sont libérés dans l’eau et il y a une fécondation externe. La cellule-œuf donne un embryon directement dans l’eau puis cet embryon devient une larve…. »
Larve d’oursin (SNV Jussieu)
Léo : « Monsieur Max, quelle est la différence entre l’embryon et la larve ? »
Max : « L’embryon ne se nourrit pas. Ses cellules utilisent les réserves nutritives qui avaient été stockées dans la cellule-œuf. »
Léo : « Merci monsieur Max. »
Samuel : « Ce que vous nous dites se déroule dans l’eau. Mais en milieu aérien ? »
Max : « Bonne question Samuel. Il y a deux possibilités : soit la femelle pond un oeuf, soit le développement se fait dans la femelle. »
Samuel : « Les ovipares et les vivipares ! »
Léo : « Mais je suppose que dans les deux cas, la cellule-œuf donne un embryon ! »
Max : « Oui Léo. Puis l’embryon donne une larve ou un fœtus. Voilà, vous savez tout ! Avez-vous des questions ? «
Samuel et Léo : « Non monsieur Max ! »
Max : « Alors prenez vos cahiers et notez ! »
III. LES PREMIÈRES ÉTAPES DU DÉVELOPPEMENT.
Suite à la fécondation, la cellule-œuf se multiplie et devient un embryon. A chaque multiplication une cellule donne deux cellules. Les multiplications cellulaires se poursuivent. En milieu aquatique, l’embryon devient une larve autonome qui se nourrit seule. En milieu aérien il y a deux possibilités principale. Chez les espèces ovipares, le développement se fait dans un œuf pondu par la femelle. Chez les espèce vivipares, l’embryon se transforme en fœtus puis un nouveau-né vient au monde après une gestation de durée variable.
Une espèce ovipare est une espèce dont les femelles pondent des œufs.
Une espèce vivipare est une espèce dont les petits viennent au monde entièrement formés.
