À propos de cette page
Ce cours de svt en troisième sur « L'organisme en activité » suit le programme officiel de svt de troisième. Il présente les définitions, les propriétés et les méthodes essentielles, accompagnées d'exemples résolus pour bien comprendre. Au programme : Le squelette et les articulations : support du mouvement, Les muscles squelettiques : des organes contractiles, Le système nerveux : chef d'orchestre du mouvement, Les besoins énergétiques des muscles en activité. Chaque notion est expliquée pas à pas, puis mise en pratique grâce à des exercices interactifs, un QCM et une évaluation corrigée. Idéal pour réviser à son rythme, combler ses lacunes et progresser, en autonomie ou avec un professeur. Cours rédigé par un professeur particulier à Marseille pour aider les élèves de troisième à réussir en svt.
Au programme
1 · Le squelette et les articulations : support du mouvement
2 · Les muscles squelettiques : des organes contractiles
3 · Le système nerveux : chef d'orchestre du mouvement
4 · Les besoins énergétiques des muscles en activité
5 · La respiration cellulaire : source d'énergie principale
6 · La fermentation lactique : une solution d'urgence
7 · Les adaptations de l'organisme à l'effort
8 · Les effets bénéfiques d'une activité physique régulière
1Le squelette et les articulations : support du mouvement
Le squelette humain est composé d'environ 206 os qui jouent plusieurs rôles fondamentaux : soutenir le corps, protéger les organes internes (cage thoracique pour le cœur et les poumons, boîte crânienne pour le cerveau) et servir de leviers mécaniques pour le mouvement.
Les os sont reliés entre eux par des articulations. On distingue :
- Les articulations fixes (soudées), comme celles du crâne — elles ne permettent aucun mouvement.
- Les articulations mobiles, comme l'épaule, le coude, le genou ou la hanche — elles permettent des mouvements variés.
Définition. Une articulation mobile est la jonction entre deux os qui permet le mouvement. Elle est constituée de cartilage (qui réduit les frottements entre les surfaces osseuses), d'une capsule articulaire contenant le liquide synovial (lubrification), et de ligaments (qui maintiennent les os solidaires et limitent les mouvements excessifs).
Lors d'un sport comme le football ou la natation, les articulations du genou, de la hanche et de l'épaule sont sollicitées en permanence. Un entorse survient lorsque les ligaments sont étirés ou déchirés.
Astuce. Pour retenir les constituants d'une articulation : Ca-Ca-Li-Sy → Cartilage, Capsule, Ligaments, Synovie.
2Les muscles squelettiques : des organes contractiles
Les muscles squelettiques (environ 640 dans le corps humain) sont les moteurs du mouvement. Ils sont attachés aux os par des tendons, des structures résistantes non élastiques. Contrairement aux ligaments (os-os), les tendons relient les muscles aux os.
Définition. La contraction musculaire est le raccourcissement du muscle sous l'action d'un message nerveux. Elle entraîne le rapprochement des deux os auxquels le muscle est attaché, produisant ainsi le mouvement.
Les muscles fonctionnent par paires antagonistes : quand l'un se contracte (muscle agoniste), l'autre se relâche (antagoniste). Exemple classique au niveau du bras :
- Flexion du coude : le biceps se contracte (agoniste), le triceps se relâche (antagoniste).
- Extension du coude : le triceps se contracte, le biceps se relâche.
Exemple. Pour faire une flexion du coude (porter un verre à la bouche) :
1. Le cerveau envoie un signal nerveux.
2. Le biceps brachial reçoit le signal et se contracte.
3. L'avant-bras se soulève en pivotant autour de l'articulation du coude.
4. Simultanément, le triceps se relâche pour ne pas s'opposer au mouvement.
Attention ! Les tendons relient muscles et os (non extensibles) ; les ligaments relient os et os. Une confusion courante cause des erreurs en évaluation.
3Le système nerveux : chef d'orchestre du mouvement
Le mouvement volontaire est commandé par le système nerveux central (SNC), composé du cerveau et de la moelle épinière. Le trajet d'un ordre moteur suit un chemin précis :
- Le cortex moteur (zone du cerveau) élabore l'ordre de mouvement.
- Le message nerveux moteur descend par la moelle épinière.
- Il emprunte les nerfs moteurs jusqu'aux muscles concernés.
- Les muscles reçoivent le signal et se contractent.
Définition. Le nerf est un faisceau de fibres nerveuses (axones) qui conduit les messages nerveux. Les nerfs moteurs transmettent les ordres du SNC vers les muscles (sens cerveau → muscle). Les nerfs sensitifs transmettent les informations des organes des sens vers le cerveau (sens organe → cerveau).
La jonction neuromusculaire est le point de contact entre la terminaison d'un nerf moteur et une fibre musculaire. C'est là que le message électrique (influx nerveux) déclenche la contraction.
Les mouvements réflexes (comme retirer la main d'une flamme) ne passent pas par le cerveau : ils sont intégrés directement dans la moelle épinière, ce qui les rend très rapides. On parle d'arc réflexe.
Astuce. Mouvements volontaires → passent par le cerveau (lents, appris). Mouvements réflexes → intégrés dans la moelle épinière (rapides, automatiques).
4Les besoins énergétiques des muscles en activité
Lors d'un effort physique, les muscles ont des besoins accrus en :
- Dioxygène (O₂) : pour réaliser la respiration cellulaire et produire de l'énergie.
- Glucose : le carburant principal des cellules musculaires (stocké sous forme de glycogène dans les muscles et le foie).
- Élimination accrue de dioxyde de carbone (CO₂) et de chaleur, déchets de la respiration cellulaire.
Définition. L'ATP (Adénosine Tri-Phosphate) est la molécule d'énergie universelle des cellules. C'est elle qui est directement utilisée par les fibres musculaires pour se contracter. Toutes les voies énergétiques (respiration cellulaire, fermentation) produisent de l'ATP.
Ces besoins sont satisfaits grâce à l'augmentation du débit sanguin vers les muscles actifs. Le sang transporte l'O₂ (fixé sur l'hémoglobine des globules rouges) et le glucose jusqu'aux cellules musculaires.
| Substrat | Rôle | Stockage |
|---|
| Glucose | Source d'énergie principale | Glycogène (muscles, foie) |
| Dioxygène | Comburant pour la respiration cellulaire | Hémoglobine (sang) |
| Lipides (graisses) | Source d'énergie lors d'efforts longs et modérés | Tissu adipeux |
5La respiration cellulaire : source d'énergie principale
La respiration cellulaire se déroule dans les mitochondries de chaque cellule musculaire. Elle utilise le glucose et le dioxygène pour produire de l'énergie (ATP), du dioxyde de carbone et de l'eau :
Équation bilan de la respiration cellulaire :
Glucose + Dioxygène → Énergie (ATP) + Dioxyde de carbone + Eau
C₆H₁₂O₆ + 6 O₂ → énergie + 6 CO₂ + 6 H₂O
Plus l'effort est intense, plus les mitochondries consomment d'O₂ et de glucose. C'est pourquoi :
- La fréquence respiratoire augmente (pour apporter plus d'O₂ aux poumons).
- La fréquence cardiaque augmente (pour distribuer plus de sang oxygéné aux muscles).
- Le débit sanguin dans les muscles actifs est multiplié.
La respiration cellulaire est la voie la plus efficace de production d'ATP : elle fournit beaucoup d'énergie par molécule de glucose oxydée et ne génère pas de déchets nocifs (CO₂ est éliminé par l'expiration, l'eau est éliminée par l'urine et la transpiration).
Astuce. Ne confonds pas respiration pulmonaire (ventilation : échanges de gaz au niveau des poumons) et respiration cellulaire (production d'énergie au niveau des cellules, dans les mitochondries).
6La fermentation lactique : une solution d'urgence
Lors d'un effort très intense et bref (sprint, haltérophilie), la demande en O₂ est tellement élevée que la respiration cellulaire ne suffit plus. Les muscles basculentvers une deuxième voie : la fermentation lactique.
Définition. La fermentation lactique est une voie de production d'énergie (ATP) qui ne nécessite pas de dioxygène. Elle dégrade le glucose en acide lactique (ou lactate) :
Glucose → Énergie (ATP) + Acide lactique
L'acide lactique s'accumule dans les muscles et dans le sang. C'est ce qui provoque la sensation de brûlure dans les muscles lors d'un effort intense, et la fatigue musculaire. Après l'effort, l'acide lactique est éliminé progressivement lors de la récupération (par respiration cellulaire ou conversion en glucose dans le foie).
| Caractéristique | Respiration cellulaire | Fermentation lactique |
|---|
| O₂ nécessaire ? | Oui | Non |
| Déchets produits | CO₂ + H₂O (non nocifs) | Acide lactique (fatigue) |
| Rendement en ATP | Élevé | Faible |
| Type d'effort | Endurance (long, modéré) | Puissance (court, intense) |
Attention ! La fermentation lactique n'est pas une « mauvaise respiration » : c'est un mécanisme d'urgence vital qui permet de maintenir l'effort quand l'O₂ manque.
7Les adaptations de l'organisme à l'effort
Face à un effort physique, plusieurs organes s'adaptent immédiatement pour répondre aux besoins accrus des muscles :
- Cœur : la fréquence cardiaque et le volume d'éjection systolique augmentent → le débit cardiaque peut être multiplié par 5 à 7 lors d'un effort intense.
- Poumons : la fréquence et l'amplitude respiratoires augmentent → plus d'O₂ est absorbé et plus de CO₂ est rejeté.
- Vaisseaux sanguins : vasodilatation dans les muscles actifs (plus de sang) ; vasoconstriction dans les organes moins sollicités (intestins, reins) → redistribution du sang.
- Peau : augmentation de la transpiration pour évacuer la chaleur produite.
- Foie : libère du glucose dans le sang (par glycogénolyse) pour maintenir la glycémie.
Exemple. Un coureur de 100 m voit sa fréquence cardiaque passer de 70 bpm (repos) à plus de 180 bpm pendant l'effort. Sa fréquence respiratoire peut dépasser 40 cycles/min contre 15-20 au repos.
Ces adaptations sont possibles grâce au système nerveux autonome (partie du SNC qui contrôle les fonctions automatiques comme la respiration et la circulation sanguine).
8Les effets bénéfiques d'une activité physique régulière
La pratique régulière d'une activité physique modérée entraîne des adaptations durables de l'organisme :
- Appareil cardiovasculaire : le cœur grossit légèrement et devient plus efficace ; le volume d'éjection à chaque battement augmente → la fréquence cardiaque de repos diminue (un sportif entraîné peut avoir 50 bpm, contre 70 pour un sédentaire).
- Muscles : augmentation du volume musculaire (hypertrophie), meilleure vascularisation, plus grande densité de mitochondries → meilleure endurance.
- Os : renforcement de la densité osseuse, prévention de l'ostéoporose.
- Santé générale : réduction des risques de maladies cardiovasculaires, de diabète de type 2, d'obésité. Amélioration du bien-être psychologique (libération d'endorphines).
Recommandations OMS pour les adolescents (10-17 ans). Au moins 60 minutes d'activité physique d'intensité modérée à élevée par jour. Inclure des activités de renforcement musculaire et osseux au moins 3 fois par semaine.
Attention ! La sédentarité prolongée (rester assis plus de 8 h/jour) est un facteur de risque pour la santé, même chez les jeunes. Se lever et bouger régulièrement est essentiel.
★À retenir
À retenir — L'organisme en activité :
• Le mouvement résulte de la contraction des muscles squelettiques, commandée par le système nerveux moteur (cerveau → moelle épinière → nerfs moteurs → muscles).
• Les muscles fonctionnent par paires antagonistes (biceps/triceps) et sont fixés aux os par des tendons.
• L'énergie musculaire vient en priorité de la respiration cellulaire (glucose + O₂ → ATP + CO₂ + H₂O, dans les mitochondries).
• Lors d'efforts intenses, la fermentation lactique prend le relais (glucose → ATP + acide lactique, sans O₂) et provoque la fatigue musculaire.
• À l'effort, l'organisme s'adapte : ↑ fréquence cardiaque, ↑ fréquence respiratoire, redistribution du débit sanguin.
• Une activité physique régulière renforce le cœur, les muscles et les os, et réduit les risques de maladies chroniques.