À propos de cette page
Les besoins des cellules en matière et en énergie
Un organisme est fait de milliards de cellules qui travaillent en permanence : une cellule musculaire se contracte, une cellule de la peau se renouvelle, une cellule nerveuse transmet des messages. Pour cela, chaque cellule a besoin :
- de matière pour se construire, grandir et se réparer : les nutriments (glucose, acides aminés, acides gras) ;
- d'énergie pour fonctionner : elle la tire de la dégradation du glucose grâce au dioxygène.
Chaque cellule rejette en retour des déchets : du dioxyde de carbone (CO₂), de l'eau, et d'autres déchets évacués par les reins (urée).
La respiration cellulaire
glucose + dioxygène → dioxyde de carbone + eau + énergie
Elle se produit dans toutes les cellules de l'organisme, jour et nuit, y compris pendant le sommeil : le cerveau, le cœur, le foie ne s'arrêtent jamais. L'énergie libérée sert au mouvement, à la fabrication de nouvelles molécules, au maintien de la température du corps à 37 °C.
Les échanges gazeux au niveau des poumons
À chaque inspiration, environ un demi-litre d'air entre par le nez ou la bouche, descend par la trachée, les bronches, puis les bronchioles, jusqu'aux alvéoles pulmonaires : de minuscules sacs, au nombre d'environ 300 millions, entourés de capillaires sanguins.
La paroi qui sépare l'air de l'alvéole du sang du capillaire est extrêmement fine — moins d'un millième de millimètre. Les gaz la traversent par diffusion, chacun allant de là où il est abondant vers là où il est rare : le dioxygène passe de l'air vers le sang, le dioxyde de carbone du sang vers l'air. L'expiration rejette cet air modifié.
Les échanges au niveau des muscles
Dans un muscle, le sang circule dans un réseau de capillaires si serré que chaque cellule musculaire en touche un. Là encore, les échanges se font par diffusion, mais dans l'autre sens qu'aux poumons : le muscle prélève du dioxygène et du glucose dans le sang, et y rejette du dioxyde de carbone et de la chaleur.
| Sang entrant dans le muscle | riche en O₂ (20 mL pour 100 mL de sang), riche en glucose (0,9 g/L), pauvre en CO₂ |
| Sang sortant, au repos | O₂ : 15 mL/100 mL · glucose : 0,8 g/L · CO₂ en hausse |
| Sang sortant, à l'effort | O₂ : 5 mL/100 mL · glucose : 0,6 g/L · CO₂ nettement plus élevé |
Pour répondre à cette demande accrue, le débit sanguin dans les muscles augmente énormément à l'effort.
Le transport des gaz et des nutriments par le sang
Le sang relie les organes d'échange (poumons, intestin) aux cellules. Il est composé d'un liquide, le plasma, dans lequel flottent des cellules :
- les globules rouges, qui contiennent l'hémoglobine, une molécule capable de fixer le dioxygène et de le relâcher dans les organes ;
- les globules blancs, chargés de la défense de l'organisme ;
- les plaquettes, qui bouchent les vaisseaux abîmés.
Le glucose et les autres nutriments voyagent dissous dans le plasma, tout comme le CO₂ (en grande partie) et les déchets. Mis en mouvement par le cœur, le sang fait le tour du corps en une minute environ au repos, et parcourt les 100 000 km de vaisseaux de l'organisme.
Les nutriments : origine et rôles
Les nutriments sont les petites molécules issues de la digestion des aliments, absorbées dans l'intestin grêle et déversées dans le sang.
| Glucose | vient des glucides (pain, pâtes, fruits). Carburant principal des cellules. Mis en réserve dans le foie et les muscles sous forme de glycogène. |
| Acides aminés | viennent des protéines (viande, œufs, légumineuses). Briques de construction : muscles, peau, enzymes. |
| Acides gras | viennent des lipides (huile, beurre). Réserve d'énergie à long terme, constituants des membranes. |
| Eau, sels minéraux, vitamines | ne fournissent pas d'énergie mais sont indispensables au fonctionnement des cellules. |
Bilan : un organisme qui fonctionne comme un tout
Aucun organe ne travaille seul. Lors d'un effort, la demande des muscles déclenche une réponse de tout l'organisme :
- la fréquence respiratoire passe d'environ 15 à 40 mouvements par minute, et chaque inspiration est plus ample : plus d'O₂ entre, plus de CO₂ sort ;
- la fréquence cardiaque monte de 70 à 150 battements par minute ou plus : le sang circule plus vite ;
- le foie libère du glucose de ses réserves ;
- la peau transpire pour évacuer la chaleur.
Après l'effort, tout revient lentement à la normale : c'est la récupération, pendant laquelle les muscles reconstituent leurs réserves.
- Chaque cellule a besoin de nutriments (matière) et de dioxygène pour libérer de l'énergie ; elle rejette du CO₂ et des déchets.
- Respiration cellulaire : glucose + O₂ → CO₂ + eau + énergie, dans toutes les cellules, en permanence.
- Aux alvéoles (300 millions, 100 m², paroi très fine), l'O₂ passe de l'air au sang et le CO₂ du sang à l'air, par diffusion. Air expiré : 16 % d'O₂, 4 % de CO₂.
- Dans les muscles, le sang cède O₂ et glucose, reprend CO₂ et chaleur ; à l'effort, le débit sanguin musculaire est multiplié par 20.
- Le sang (plasma, globules rouges à hémoglobine, globules blancs, plaquettes) transporte gaz, nutriments et déchets.
- Nutriments issus de la digestion : glucose (carburant), acides aminés (construction), acides gras (réserve). Aliment ≠ nutriment.
- À l'effort, fréquences cardiaque et respiratoire augmentent : l'organisme fonctionne comme un tout.
Cours particuliers de svt à Marseille, en présentiel ou à distance — un prof qui s'adapte à ton rythme et reprend ce qui coince.
Prof de SVT à Marseille · Cours particuliers au collège · Aide aux devoirs