À propos de cette page
Ce cours de svt en cinquième sur « Respiration et nutrition » suit le programme officiel de svt de cinquième. Il présente les définitions, les propriétés et les méthodes essentielles, accompagnées d'exemples résolus pour bien comprendre. Au programme : Les besoins des cellules en matière et en énergie, La respiration cellulaire, Les échanges gazeux au niveau des poumons, Les échanges gazeux au niveau des muscles. 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 cinquième à réussir en svt.
Au programme
1 · Les besoins des cellules en matière et en énergie
2 · La respiration cellulaire
3 · Les échanges gazeux au niveau des poumons
4 · Les échanges gazeux au niveau des muscles
5 · Le transport des gaz et des nutriments par le sang
6 · Les nutriments : origine et rôles
7 · Bilan : fonctionnement coordonné des organes
1Les besoins des cellules en matière et en énergie
Toutes les cellules de l'organisme ont besoin en permanence de matière et d'énergie pour vivre, se reproduire et accomplir leurs fonctions spécifiques.
Définition. Les cellules ont besoin :
• de dioxygène (O₂) pour « brûler » les nutriments ;
• de nutriments (glucose, acides aminés, acides gras, sels minéraux, vitamines) pour construire la matière cellulaire et libérer de l'énergie ;
• d'éliminer les déchets produits : dioxyde de carbone (CO₂) et eau.
Ces besoins sont constants et ne s'arrêtent jamais, même la nuit. Plus une cellule est active (muscle en effort, neurone qui pense), plus ses besoins augmentent.
Exemple. Lors d'un sprint, les cellules musculaires consomment jusqu'à 20 fois plus de dioxygène et de glucose qu'au repos.
2La respiration cellulaire
La respiration cellulaire est la réaction chimique fondamentale qui se déroule dans toutes les cellules vivantes. Elle libère l'énergie contenue dans les nutriments grâce au dioxygène.
Équation bilan de la respiration cellulaire :
Glucose + Dioxygène → Dioxyde de carbone + Eau + Énergie
C₆H₁₂O₆ + 6 O₂ → 6 CO₂ + 6 H₂O + énergie
Cette réaction se déroule en continu dans les mitochondries, de petits organites présents dans le cytoplasme de la cellule. L'énergie libérée permet :
- la contraction musculaire ;
- la transmission des messages nerveux ;
- la synthèse de nouvelles molécules ;
- le maintien de la température corporelle.
Attention ! Ne pas confondre respiration cellulaire (réaction chimique dans les cellules) et ventilation pulmonaire (mouvements de la cage thoracique pour renouveler l'air). Ce sont deux phénomènes liés mais distincts.
3Les échanges gazeux au niveau des poumons
Les poumons permettent les échanges de gaz entre l'air extérieur et le sang. Ce sont des organes très bien adaptés à cette fonction.
Structure des poumons : Chaque poumon contient des millions d'alvéoles pulmonaires, de petites poches à paroi très fine (une seule couche de cellules) entourées d'un réseau dense de capillaires sanguins.
Échanges au niveau des alvéoles :
• Le dioxygène (O₂) de l'air alvéolaire passe dans le sang par diffusion (il est plus concentré dans l'air que dans le sang veineux).
• Le dioxyde de carbone (CO₂) du sang passe dans l'air alvéolaire (il est plus concentré dans le sang que dans l'air).
| Gaz | Dans l'air inspiré | Dans l'air expiré |
|---|
| O₂ | 21 % | 16 % |
| CO₂ | 0,04 % | 4 % |
| N₂ | 78 % | 78 % |
Astuce. Pour retenir le sens des échanges : le sang revient des muscles chargé de CO₂ et pauvre en O₂ → il donne son CO₂ aux poumons et reprend de l'O₂. Comme un camion qui décharge les déchets et recharge la marchandise !
4Les échanges gazeux au niveau des muscles
Après avoir chargé du dioxygène dans les poumons, le sang enrichi en O₂ est transporté jusqu'aux organes, notamment les muscles. Des échanges inverses s'y produisent.
Échanges au niveau des muscles :
• Le dioxygène (O₂) passe du sang vers les cellules musculaires (le muscle en consomme beaucoup).
• Le dioxyde de carbone (CO₂) produit par la respiration cellulaire passe des cellules musculaires vers le sang.
Ces échanges se font également par diffusion, du milieu le plus concentré vers le moins concentré, au niveau des capillaires sanguins qui irriguent les muscles.
Exemple. Lors d'un effort physique, les muscles consomment davantage d'O₂ et produisent plus de CO₂. C'est pourquoi le rythme cardiaque et la fréquence respiratoire augmentent pour satisfaire ces besoins accrus.
Le sang qui repart des muscles est donc appauvri en O₂ et enrichi en CO₂ : c'est le sang veineux. Il retourne vers les poumons pour être à nouveau oxygéné.
5Le transport des gaz et des nutriments par le sang
Le sang joue un rôle central de transporteur entre les organes d'approvisionnement (poumons, intestin) et les cellules qui consomment.
Composition du sang :
• Plasma : liquide dans lequel se dissolvent les nutriments (glucose, acides aminés, acides gras, vitamines, minéraux) et une partie du CO₂.
• Globules rouges (hématies) : contiennent l'hémoglobine, protéine qui fixe l'O₂ pour le transporter.
• Globules blancs et plaquettes (rôles immunitaires et coagulation).
L'hémoglobine donne au sang sa couleur rouge. Elle fixe l'O₂ dans les poumons (sang rouge vif) et le libère dans les muscles (sang rouge sombre = veineux).
| Type de sang | O₂ | CO₂ | Couleur |
|---|
| Sang artériel | Riche | Pauvre | Rouge vif |
| Sang veineux | Pauvre | Riche | Rouge sombre |
Astuce. Le cœur propulse le sang : il envoie le sang oxygéné vers le corps (grande circulation) et le sang veineux vers les poumons (petite circulation).
6Les nutriments : origine et rôles
Les nutriments sont les substances issues de la digestion des aliments. Ils traversent la paroi intestinale et rejoignent le sang pour être distribués à toutes les cellules.
Principaux nutriments et leurs rôles :
• Glucose (vient des glucides) : principale source d'énergie pour les cellules.
• Acides aminés (viennent des protéines) : servent à fabriquer les protéines cellulaires (construction, réparation).
• Acides gras et glycérol (viennent des lipides) : réserves d'énergie, constituants des membranes cellulaires.
• Vitamines et sels minéraux : indispensables au bon fonctionnement des enzymes et à la construction des os, dents, etc.
Les nutriments peuvent être utilisés de deux façons :
- Combustion (avec O₂) : libère de l'énergie utilisable par la cellule ;
- Construction : servent à fabriquer ou réparer les constituants cellulaires.
Attention ! Les nutriments ne sont pas les aliments. Un aliment (ex. : pain) contient plusieurs nutriments (glucose, protéines, minéraux…). La digestion transforme les aliments en nutriments assimilables.
7Bilan : fonctionnement coordonné des organes
La respiration et la nutrition font intervenir plusieurs systèmes d'organes qui travaillent en coordination permanente.
| Organe / Système | Rôle principal |
|---|
| Poumons | Échanges O₂/CO₂ entre air et sang |
| Intestin grêle | Absorption des nutriments dans le sang |
| Cœur + vaisseaux | Transport du sang (O₂, CO₂, nutriments, déchets) |
| Cellules (muscles, cerveau…) | Respiration cellulaire : consommation O₂ + nutriments → énergie + CO₂ |
| Reins | Élimination des déchets azotés dans les urines |
Schéma bilan :
Air → Poumons → Sang → Cellules → Sang → Poumons → Air expiré
Aliments → Intestin → Sang → Cellules → Reins → Urines
Astuce mémo. Tous les organes sont au service des cellules : elles sont les véritables consommatrices. Les organes d'échanges (poumons, intestin) et le système cardiovasculaire sont leurs « livreurs ».
★À retenir
En bref :
• Les cellules ont besoin de dioxygène et de nutriments pour vivre et produire de l'énergie.
• La respiration cellulaire utilise O₂ + glucose → énergie + CO₂ + H₂O (dans les mitochondries).
• Les poumons assurent les échanges O₂/CO₂ entre l'air et le sang au niveau des alvéoles.
• Les muscles reçoivent O₂ et nutriments du sang et leur renvoient CO₂ et déchets.
• Le sang transporte les gaz (grâce à l'hémoglobine) et les nutriments à toutes les cellules.
• Les nutriments (glucose, acides aminés, acides gras) viennent de la digestion des aliments.