Titre de la séance : la régulation nerveuse de la pression artérielle

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1 Partie du programme : Corps humain et santé : l exercice physique. Niveau : seconde Titre de la séance : la régulation nerveuse de la EXTRAIT DU PROGRAMME La est une grandeur contrôlée par plusieurs paramètres. Par exemple, il existe une boucle réflexe de contrôle de la fréquence cardiaque (dont la dépend par l intermédiaire du débit) : - des capteurs (barorécepteurs) sont sensibles à la valeur de la ; - un centre bulbaire intègre les informations issues des barorécepteurs et module les messages nerveux en direction de l effecteur par des nerfs sympathiques et parasympathiques. La boucle de régulation contribue à maintenir la dans d étroites limites autour d une certaine valeur. A l effort, l organisme s écarte de cette situation standard. CONNAISSANCES CONSTRUITES La est régulée ce qui permet de la maintenir autour d une valeur de consigne. Les barorécepteurs sont les capteurs de cette, ils sont localisés dans les artères. Ils envoient au centre bulbaire un message nerveux (un train de signaux électriques) sensitif. Le centre bulbaire l intègre et envoie des messages nerveux moteurs vers le cœur, par les nerfs sympathiques et parasympathiques. Le cœur est l organe effecteur de la régulation nerveuse de la pression artérielle. Lors d un effort, la captée par les barorécepteurs est supérieure à la valeur de consigne, les messages nerveux sympathiques diminuent alors que les messages nerveux parasympathiques augmentent, ce qui contribue à faire baisser la fréquence cardiaque et donc la. Et inversement. On parle d une boucle de régulation nerveuse. CAPACITÉS MISES EN ŒUVRE Recenser, extraire et exploiter des documents pour argumenter la boucle de régulation nerveuse. Raisonner à partir de résultats d expériences (stimulations, clampage ) Elaborer un schéma fonctionnel pour représenter une boucle de régulation. CONDITIONS MATÉRIELLES Les élèves, par binôme, mettent en évidence à partir de graphiques présentant la variation de la en fonction du temps, que la est une grandeur régulée. Ils exploitent ensuite un logiciel de simulation de la afin de déterminer comment la variation de la est détectée et comment l activité cardiaque intervient elle dans cette régulation. Ayant mis en évidence la liaison avec le rythme cardiaque, ils exploitent une séquence vidéo pour déterminer la modulation de l activité cardiaque par les nerfs sympathiques et parasympathiques. Enfin, en exploitant un logiciel de simulation ils construisent le schéma de la boucle de régulation nerveuse de la pression artérielle qui pourra être évalué.. COIN LABORATOIRE Matériel DVD :le cœur et son fonctionnement Réf : Documents didactiques Courbes de variation de la en fonction du temps (manuels scolaires ) planche (régulation )? 1 / 5

2 DESCRIPTIFS Activité 1 : exploiter des documents pour mettre en évidence la régulation de la. Objectif : comprendre que la est une grandeur régulée. Support : documents dans les manuels scolaires (Doc 1 : en fonction du temps sur une journée. Doc 2 : en fonction du temps et de la position assise/debout par exemple). A partir de l exploitation des documents, montrer que la est une grandeur régulée. Comment la variation de la est elle détectée? La est liée à la fréquence cardiaque, comment l activité cardiaque intervient elle? Activité 2 : travailler sur un logiciel, REGULPAN, pour déterminer comment la est régulée. Objectif : comprendre le rôle des barorécepteurs. Support : 1) a) Clamper le sinus carotidien au dessus, déduire de son aspect et du sens de circulation du sang, la variation de la pression sanguine dans le sinus puis les conséquences sur la de l organisme et sur l évolution de la fréquence cardiaque. b) Même question en clampant le sinus en dessous. 2) En appliquant une démarche rigoureuse, montrer comment une augmentation de la, liée à un effort physique par exemple est régulée. Le sinus carotidien est le capteur de pression, il est relié au bulbe rachidien. Comment le cœur peut modifier son activité? Activité 3 : raisonner à partir d expériences de stimulations des nerfs cardiaques pour déterminer la modulation de l activité cardiaque Objectif : mettre en évidence la modulation de l activité cardiaque par les nerfs sympathiques et parasympathiques. Support : vidéo le cœur en fonctionnement, séquences 8 et 9 (2 minutes et 10 secondes en tout) Exploiter le résultat des expériences de stimulation des nerfs sympathiques et parasympathiques pour montrer leur rôle sur le rythme cardiaque. 2 / 5

3 Activité 4 : Elaborer un schéma fonctionnel pour représenter la boucle de régulation nerveuse de la Objectif : savoir construire la boucle de régulation de la Support : Sélectionner «télécharger et faire fonctionner le schéma» puis «Pression artérielle» La valeur de consigne est la pression systolique, elle est fixée à 120 mmhg. Cliquer sur «marche». Aide à l utilisation du logiciel Nerf orthosympathique = nerf sympathique. Les fibres motrices du nerf X = nerf parasympathique. Les nerfs X, de Cyon et de Hering proviennent de barorécepteurs. Cliquer sur l icône «enregistrement» à côté de chaque nerf. En bas de la page apparaissent alors pour chaque nerf un train de signaux électriques qui se propagent sur les fibres nerveuses, c est le message nerveux qui passe par chaque fibre nerveuse. On peut évaluer l intensité du message nerveux en évaluant la fréquence des signaux électriques (nombre de signaux par unité de temps). 1) Décrire pour chaque voie nerveuse l intensité du message nerveux. Faire augmenter La valeur de la pression artérielle. 2) Décrire l évolution de l intensité des messages nerveux et de la initialement modifiée. 3) Construire le schéma de la boucle de régulation nerveuse de la dans le cas d un exercice physique. Point méthode «réalisation d un schéma fonctionnel» : Représenter les structures anatomiques. Représenter les éléments de liaison. Animer le schéma pour montrer le fonctionnement. Le schéma peut faire l objet d une évaluation dont voici les critères de réussite Les structures anatomiques attendues : Les liaisons anatomiques attendues : Fonctionnement attendu - Barorécepteurs - Centre intégrateur : Bulbe rachidien - Organe effecteur : Cœur. - Nerfs sensitifs - Nerfs sympathiques - Nerfs parasympathiques - Valeur de consigne de la - Variation de la lors d un effort - Variation de l intensité des messages nerveux - Direction des messages nerveux 3 / 5

4 TP La régulation nerveuse de la Activité 1 : exploiter des documents pour mettre en évidence la régulation de la D après les documents, on peut voir que la varie peu au cours d une journée malgré les différentes variations de l activité physique. On observe que lorsqu on passe de la position assise à la position debout, la pression artérielle baisse brusquement mais elle se remonte en quelques secondes à sa valeur de départ. La est donc une grandeur qui est régulée. Activité 2 : raisonner à partir d expériences de stimulations des nerfs cardiaques pour déterminer la modulation de l activité cardiaque Lorsque le nerf sympathique est stimulé, on observe une augmentation de la fréquence cardiaque. Le nerf sympathique a donc pour fonction de faire augmenter le rythme cardiaque. Lorsque le nerf parasympathique est stimulé, on observe une diminution de la fréquence cardiaque. Le nerf parasympathique a donc pour fonction de faire baisser le rythme cardiaque. Activité 3 : travailler sur un logiciel, regulpan pour déterminer la boucle nerveuse de régulation de la. 1)a) Lorsqu on clampe le sinus carotidien au dessus, le sinus gonfle, comme le sang afflue vers le sinus, la pression du sang dans le sinus augmente. La fréquence cardiaque baisse, elle passe de 80 à 56 battements/min, la baisse aussi, elle passe de mmHg à 60 40mmHg, 1)b) Lorsqu on clampe le sinus carotidien au dessous, le sinus diminue de volume, le sang artériel n arrive plus dans le sinus, la pression du sang dans le sinus diminue. La fréquence cardiaque augmente, elle passe de 80 à 144 battements/min, la augmente aussi, elle passe de mmHg à mmHg, 2) Lorsqu on fait un effort, la augmente. Cette augmentation est détectée par un capteur de pression (sans le sinus carotidien, par exemple), cette détection permet au cœur de ralentir, cette baisse de la fréquence cardiaque diminue alors la pression du sang sur la paroi artérielle. Ainsi la est ramenée à sa valeur de consigne. Activité 4 : Elaborer un schéma fonctionnel pour représenter la boucle de régulation nerveuse de la. 1) L intensité des 3 types de nerf est stable et équivalente. La est montée à 130 mmhg. 2) L intensité des messages nerveux de la voie sensitive et de la voie inhibitrice (nerfs parasympathiques) est augmentée alors que l intensité des messages nerveux de la voie stimulatrice (nerfs sympathiques) est diminuée. La revient progressivement à la valeur de consigne. Quand la valeur de consigne est atteinte, l intensité des messages nerveux redevient stable et équivalente pour les 3 voies nerveuses. 4 / 5

5 3) Boucle de régulation nerveuse de la lors d un effort. +++ Centre intégrateur, le bulbe rachidien Barorécepteurs Effecteur, le coeur Augmentation de la lors d un effort Valeur de consigne de la Nerfs sensitifs Nerfs sympathiques Nerfs parasympathiques Direction des messages nerveux Conséquences ++/-- augmentation/baisse de la fréquence des messages nerveux 5 / 5

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