5ème / Le fonctionnement de l'organisme lors d'un effort musculaire

5ème

Thème 2 : Corps humain et santé

Mme Filippini - SVT - Cycle 4

go!

Chapitre 2 : Le fonctionnement de l’organisme lors d’un effort musculaire

Sommaire des activités

Le mouvement et ses besoins

Activité 1

Capacités et limites de l’organisme

Activité 2

Les effets de l’entraînement physique

Activité 3

Repousser ses limites

Activité 4

I - Le mouvement et ses besoins

Activité 1 : Le mouvement et ses besoins

Activité 1 - Le mouvement et ses besoins

On cherche à comprendre comment l’organisme réalise un mouvement et ce dont il a besoin pour cela

Partie 1 : Le mouvement Comment l'organisme réalise t-il un mouvement ? Comment commande t-il ce mouvement ?

Document 1 : Un rugbyman sur une phase de touche

Sur une phase de touche, le joueur, soulevé par ses partenaires, doit se saisir du ballon, puis le rapprocher de lui en faisant une flexion des bras.

Source : Ed Belin Education, SVT Cycle 4, 2017

Document 2 : Organes intervenant dans le mouvement d’extension et de flexion du membre supérieur

Un seul muscle a été représenté, il s’agit du biceps.

Source : Ed Belin Education, SVT Cycle 4, 2017

Document 3 : Des zones actives en surface du cerveau

Une technique d’imagerie médicale permet d’observer les zones cérébrales actives lors de différentes tâches. Lorsqu’un individu observe un objet, une zone à l’arrière s’active, c’est l’aire cérébrale visuelle. Cette zone communiques avec une autre zone, plus en avant, qui, lorsqu’elle est active déclenche un mouvement : c’est l’aire cérébrale motrice.

Source : Ed Belin Education, SVT Cycle 4, 2017

TP Dissection Grenouille

Problématique : Comment le cerveaux et le muscle sont-ils reliés ?

Hypothèse : Je pense que....

Lors de la dissection du membre de la grenouille, on a pu observer des nerfs qui partent de la colonne vertébrale et qui vont jusqu'au pied.Le nerf sciatique parcours tout le membre. C'est le nerf le plus gros (10 à 15 mm) et le plus long de l'organisme. Il s'agit d'un nerf mixte qui transporte des informations sensitives et motrices. Ainsi, le muscle est bien relié à un nerf, lui même relié à la moelle épinière. Le nerf est donc le lien entre les centres nerveux (cerveau et moelle épinière) et les muscles.

Document 4 : Deux accidents et leurs conséquences sur le mouvement

Des lésions des nerfs ou de la moelle épinière sont suivies de pertes de mobilité, alors que le cerveau présente une activité normale.

Source : Ed Belin Education, SVT Cycle 4, 2017

Document 5 : Extrémité d’un nerf dans un muscle

Au sein du système nerveux, des messages nerveux se propagent. Lorsque l’aire cérébrale motrice est active, les messages nerveux dits moteurs se propagent depuis cette aire cérébrale vers la moelle épinière, puis le long des nerfs. Les nerfs communiquent avec les muscles : l’arrivée d’un message nerveux sur un muscle provoque sa contraction, et donc un mouvement.

Source : Ed Belin Education, SVT Cycle 4, 2017

Bilan

La commande du mouvement fait intervenir le système nerveux. Les centre nerveux (cerveau et moelle épinière) élaborent des messages nerveux moteurs qui se propagent le long des nerfs, vers les muscles. En se contractant, et en se relâchant, les muscles permettent le mouvement.

Définitions

Contraction musculaire : Résultat du raccourcissement du muscle, donc de l'ensemble des cellules musculaires, à l'origine du mouvement. Nerf : Cordon reliant un centre nerveux à un organe. Système nerveux : Ensemble constitué par le cerveau, la moelle épinière et les nerfs. Centres nerveux : Cerveau et moelle épinière Messages nerveux : Signaux électriques se propageant le long d'un nerf et véhiculant une information.

Exercice : La commande du mouvement

Partie 2 : Les besoins du muscle Quels sont les besoins du muscle pour fonctionner ? Comment l'organisme fait-il pour satisfaire ces besoins ?

Document 1 : L’irrigation sanguine d’un muscle

Dans un muscle, le sang circule dans les capillaires sanguins : ce sont des zones de contact entre le sang et le muscle.

Source : Ed Hatier, SVT Cycle 4, 2017

Document 2 : Portion de muscle observée au microscope électronique à balayage (MEB)

En moyenne, 1 cm3 de muscle renferme une surface de 6m² de parois capillaires.

Source : Ed Belin Education, SVT Cycle 4, 2017

Document 3 : Teneur du sang en dioxygène et en glucose à l’entrée et à la sortie d’un muscle

Le dioxygène et le glucose permettent aux muscles de produire l’énergie nécessaire à leur fonctionnement. Le glucose est issu de l’alimentation.

Source : Ed Hatier, SVT Cycle 4, 2017

Document 4 : Observation au microscope d’un fragment de muscle avant et après un effort physique prolongé

Grâce à l’utilisation d’un colorant, le glycogène éventuellement contenu dans les cellules apparaît en rose.

Source : Ed Belin Education, SVT Cycle 4, 2017

Document 5 : Volume de sang distribué par minute dans quelques organes du corps humain

Lors d’un effort, le sang circule plus rapidement, notamment grâce à l’augmentation du rythme cardiaque.

Source : Ed Hatier, SVT Cycle 4, 2017

Document 6 : Irrigation d’un muscle au repos et à l’effort

En s’ouvrant ou se fermant, les capillaires contrôlent la quantité de sang qui circule dans les muscles.

Source : Ed Hatier, SVT Cycle 4, 2017

Bilan

A l'effort, les besoins énergétiques des muscles en glucose et en dioxygène augmentent. L'organisme répond à cette demande en augmentant son rythme cardiaque et son rythme respiratoire afin d'apporter aux muscles, plus fortement irrigués, les éléments dont ils ont besoin en quantité suffisante.

Définitions

Capillaire sanguin : vaisseau sanguin très fin dans un organe. Irrigation sanguine : circulation du sang dans les vaisseaux sanguins.

II - L’organisme et ses limites

Activité 2 - Capacités et limites de l’organisme

Activité 2 - Capacités et limites de l’organisme

On cherche comment estimer les capacités et les limites de l’organisme lors d’un effort physique

Problème : On cherche à savoir quels sont les effets physiologiques de la pratique d'une activité physique sur notre organisme.

Je formule 3 hypothèses : Je pense que....

Document 1 : Un élève prenant son pouls afin de déterminer son rythme cardiaque

Le rythme (ou fréquence) cardiaque est le nombre de battements (ou pulsations) du cœur par unité de temps.

Source : Ed Hatier, SVT Cycle 4, 2017

Activité pratique

Document 2 : Une limite au rythme cardiaque

Le rythme cardiaque est mesuré en continu chez un individu qui court sur un tapis de course à des vitesses croissantes.

Source : Ed Hatier, SVT Cycle 4, 2017

Document 3 : Mesure du rythme respiratoire par ExAO

Le dispositif permet de mesurer le volume d’air inspiré et expiré.

Source : Ed Hatier, SVT Cycle 4, 2017

Document 4 : Évolution du rythme respiratoire au repos et en effort

L’effort consiste à réaliser une série de flexions de jambes.

Source : Ed Hatier, SVT Cycle 4, 2017

Document 5 : Étude de la consommation de dioxygène en laboratoire

On mesure la consommation de dioxygène d’un individu courant sur un tapis dont la vitesse augmente régulièrement.

Source : Ed Hatier, SVT Cycle 4, 2017

Document 6 : Des limites différentes selon les individus

Lorsqu’un effort physique devient très intense, la quantité de dioxygène qu’un individu peut consommer atteint une limite maximale : le VO2 max.

Source : Ed Hatier, SVT Cycle 4, 2017

Bilan

Lors d'un effort musculaire, le rythme cardiaque et le rythme respiratoire s'accélèrent. Toutefois, le rythme cardiaque et la consommation de dioxygène ne peuvent pas dépasser une limite, propre à chaque individu. Lorsqu'un effort devient très intense, la quantité de dioxygène qu'un individu peut consommer atteint une limite maximale : Le VO2 max

Définitions

Rythme cardiaque : nombre de battements du coeur par unité de temps (souvent en minute). Rythme respiratoire : nombre de mouvements respiratoires par unité de temps (souvent en minute) Mouvement respiratoire : une inspiration + une expiration

Activité 3 - Les effets de l'entraînement physique

On cherche les effets de l’entraînement sur les performances sportives et sur l’organisme

Je travaille en groupe

Partie 2

Partie 1

Expliquer comment l’entrainement permet un meilleur approvisionnement en dioxygène des cellules musculaires en mettant en relation les modifications cardiaques et respiratoire à l’aide des documents 1,2 et 3.

Expliquer l’augmentation de la force développée par un muscle suite à un entraînement régulier en vous aidant des documents 4, 5, 6 et 7.

Document 1 : Vitesse maximale aérobie (VMA) mesurée par un enseignant d’EPS pour une classe de 5ème avant et après un cycle d’entrainement de 12 semaines

La VMA correspond à la vitesse maximale de course que peut atteindre un individu. On peut l’estimer en mesurant la distance maximale parcourue par un élève pendant quelques minutes. La VMA est atteinte lorsque les muscles à l’effort sont à leur maximum de consommation de dioxygène.

Source : Ed Belin Education, SVT Cycle 4, 2017

Document 2 : Volume maximal de dioxygène consommé avant et après un an d’entraînement en endurance

Source : Ed Belin Education, SVT Cycle 4, 2017

Document 3 : Volume de sang éjecté à chaque battement cardiaque en fonction de la vitesse de course chez deux sujets

Source : Ed Belin Education, SVT Cycle 4, 2017

Document 4 : Comment expliquer les courbatures ?

Source : Ed Belin Education, SVT Cycle 4, 2017

Document 5 : Les effets de l’entraînement sur le muscle

Source : Ed Belin Education, SVT Cycle 4, 2017

Document 6 : Effet d’un exercice physique sur le nombre de cellules satellites dans un muscle

Les cellules satellites peuvent combler les microdéchirures des cellules musculaires. Elles provoquent une augmentation du volume du muscle lésé.

Source : Ed Belin Education, SVT Cycle 4, 2017

Document 7 : Masse maximale soulevée par le bras en fonction de la taille du muscle chez 13 individus différents

Source : Ed Belin Education, SVT Cycle 4, 2017

Bilan

L’entraînement permet d’améliorer les performances physiques d’un individu. Cette amélioration s’explique : - Par une augmentation du débit cardiaque à l’effort ; - Par une augmentation de la consommation maximale de dioxygène ; - Par une augmentation de la taille et de la puissance des muscles.

Activité 4 - Repousser ses limites

On cherche à montrer que l'on peut repousser ses limites tout en préservant sa santé

Document 1 : Huit conseils pour éviter une blessure

Source : Ed Belin Education, SVT Cycle 4, 2017

Document 2 : Un sport collectif original : l'ultimate

Source : Ed Belin Education, SVT Cycle 4, 2017

Document 3 : Pourcentage d'accidentés liés à la pratique d'une activité sportive selon leurs motivations

Lecture : 9% des accidentés font du sport pour leur santé.

Source : Ed Belin Education, SVT Cycle 4, 2017

Document 4 : Les zones du corps blessées selon le sport pratiqué

Lecture : 6% des blessures chez ceux qui pratiquent le tennis sont localisées à la main ou au poignet.

Source : Ed Belin Education, SVT Cycle 4, 2017

Document 5 : Le cycliste Lance Armstrong

Il a reconnu avoir consommé une substance appelée EPO.

Source : Ed Belin Education, SVT Cycle 4, 2017

Document 6 : L'EPO

Il s'agit d'une substance dopante : elle modifie les capacités du sportif et son usage est interdit.

Source : Ed Belin Education, SVT Cycle 4, 2017

Bilan

La pratique d'une activité physique doit se faire de manière adaptée et après un échauffement.Un entraînement raisonné permet d'augmenter ses capacités physiques tout en limitant le risque de blessures. Le dopage, qui consiste à absorber certaines substances ou à utiliser des procédés médicaux afin d'augmenter les performances physiques chez un sportif, se révèle dangereux pour la santé. Il est strictement interdit.