Collège · 3ᵉ · SVT
L'organisme en activité
Liens entre muscles, os et système nerveux lors de l'effort
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Exercice 1 — Des notions à ne pas confondre
/ 4 pts- Tendon et ligament : que relie chacun ? Quelle blessure correspond à chacun ?
- Nerf sensitif et nerf moteur : sens du message, départ et arrivée. Que se passe-t-il si seul le nerf sensitif d'une main est sectionné ?
- Ventilation et respiration cellulaire : définis chacune, puis explique en une phrase le lien entre les deux.
- Fréquence et débit cardiaques : définis-les avec leurs unités ; explique pourquoi un sportif peut avoir une fréquence de repos plus basse sans débit plus faible.
Exercice 2 — Expérience : le muscle a-t-il besoin du nerf ?
/ 4 ptsPréparation de patte de grenouille : muscle du mollet relié à son nerf, à la moelle épinière et à l'os. On applique de faibles stimulations électriques.
| Étape | Manipulation | Contraction |
|---|---|---|
| 1 | stimulation du nerf, préparation intacte | oui |
| 2 | stimulation directe du muscle | oui |
| 3 | nerf sectionné ; stimulation du bout relié au muscle | oui |
| 4 | nerf sectionné ; stimulation du bout relié à la moelle | non |
| 5 | nerf intact ; muscle écrasé ; stimulation du nerf | non |
- Que montrent les étapes 1 et 2 sur la nature du message qui déclenche la contraction ?
- Compare les étapes 3 et 4 : qu'en déduis-tu sur le sens de circulation du message dans ce nerf ?
- À quoi sert l'étape 5 ? Quelle conclusion permet-elle ?
- Propose une étape supplémentaire montrant que, chez l'animal vivant, l'ordre naît dans la moelle ou le cerveau et non dans le nerf.
Exercice 3 — Un test d'effort en laboratoire
/ 4 ptsUn élève de 15 ans pédale sur un vélo dont on augmente la résistance par paliers de 3 minutes.
| Puissance (W) | Fréq. cardiaque (batt./min) | Volume / battement (mL) | Fréq. respiratoire (mvts/min) | O₂ consommé (L/min) |
|---|---|---|---|---|
| 0 (repos) | 72 | 70 | 14 | 0,3 |
| 100 | 140 | 105 | 28 | 1,6 |
| 150 | 172 | 110 | 38 | 2,3 |
| 200 | 196 | 110 | 48 | 2,6 |
- Calcule le débit cardiaque (L/min) au repos et à 200 W, puis le facteur de multiplication (arrondi au dixième).
- Entre 150 et 200 W, la fréquence augmente mais le volume éjecté ne change plus. Comment le débit continue-t-il d'augmenter, et pourquoi cette hausse a-t-elle une limite ?
- Décris l'évolution de l'O₂ consommé et relie-la aux besoins des muscles (nomme la réaction chimique).
- De 150 à 200 W, la puissance augmente de 33 % mais l'O₂ consommé de 13 % seulement. Propose une explication et une conséquence si l'élève maintient 200 W plusieurs minutes.
Exercice 4 — Le dopage sanguin
/ 4 ptsL'hématocrite est la proportion du volume sanguin occupée par les globules rouges. Mesures chez des cyclistes ; le sang des dopés est 1,6 fois plus visqueux.
| Groupe | Hématocrite | O₂ transporté par litre de sang | Maintien d'un effort à 80 % du max |
|---|---|---|---|
| Non dopés | 43 % | 195 mL | 24 min |
| Après injections d'EPO | 54 % | 245 mL | 33 min |
- Calcule la hausse du transport d'O₂ et celle du temps d'effort, en pourcentage (arrondi à l'unité).
- Explique le mécanisme par lequel l'EPO améliore la performance, de l'action de l'hormone jusqu'au muscle.
- Pourquoi un sang plus visqueux est-il particulièrement dangereux la nuit, quand le cœur ralentit ?
- Les fédérations ont longtemps suspendu tout coureur dépassant 50 % d'hématocrite. Donne un avantage et une limite de cette règle.
Exercice 5 — Bouger plus : convaincre avec des chiffres
/ 4 ptsEnquête auprès de collégiens de 3e.
| Groupe | Part des élèves | Écrans par jour | Fréq. cardiaque de repos | Récupération après 30 flexions |
|---|---|---|---|---|
| Actifs (≥ 60 min/jour) | 18 % | 2 h 10 | 64 | 75 s |
| Modérément actifs (30-60 min) | 41 % | 3 h 40 | 72 | 110 s |
| Peu actifs (< 30 min) | 41 % | 5 h 20 | 80 | 160 s |
- Quelle part des élèves respecte la recommandation de l'OMS ? Quelle part est en dessous de 60 minutes ?
- Comment varient fréquence de repos et récupération avec l'activité ? Explique par les adaptations de l'organisme.
- Un élève conclut : « les écrans font battre le cœur plus vite ». Pourquoi cette conclusion va-t-elle trop loin ? Propose une formulation prudente.
- Rédige un argument scientifique pour convaincre un camarade peu actif, avec un bénéfice à court terme et un à long terme.
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