Ce qu il faut savoir

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1 Les mécanismes du mouvement C omme Séquence 15 Ce qu il faut savoir Des os, des muscles, des articulations tout être vivant du règne animal et en opposition au règne végétal, l homme présente deux caractéristiques particulières. 1. Il entretient avec le milieu une relation privilégiée par la multiplicité de ses organes sensoriels. 2. Il se déplace. C est la fonction de locomotion. squelette interne. Pour mettre une pièce osseuse en mouvement, il faut deux muscles antagonistes. Tous les animaux se déplacent. Ils cherchent leur nourriture, changent d habitat, recherchent un partenaire, fuient devant un ennemi. C est l unité du vivant. Les modes de déplacement sont différents en fonction du milieu. C est la diversité du vivant. Ce dossier traite plus spécialement de la locomotion du bipède qu est l homme et du mécanisme de ses mouvements. Nous tenons debout grâce à notre squelette, un ensemble de plus de 200 os reliés entre eux aux articulations. Notre squelette peut être comparé à la charpente d une maison. La colonne vertébrale nous aide à maintenir notre corps droit. Elle compte 33 os, les vertèbres. Au cours des mouvements (changement de position, gestes, déplacements ) certaines parties du corps tournent autour de points fixes appelés articulations. Le principe du mouvement est toujours le même. Les mouvements de notre corps sont possibles grâce à nos muscles qui sont capables de se contracter et de se relâcher sous les ordres de notre cerveau. C est le cerveau qui est l ordonnateur des mouvements volontaires et la moelle épinière le centre des mouvements réflexes involontaires. Le tissu musculaire ressemble à un paquet d élastiques attachés ensemble. La plupart des muscles relient deux os et font en sorte que les diverses parties du corps bougent aux articulations. Il y en a d autres qui nous permettent de rire, de plisser le visage et de bouger la langue. Ce sont les muscles des poils qui provoquent ce que nous appelons la chair de poule. Les muscles atteignent leur plein développement vers l âge de 25 ans. Plus on entraîne un muscle, plus il devient fort (les athlètes). Si nous restons trop longtemps inactifs, notre corps perd de sa souplesse et une partie de sa masse musculaire est remplacée par de la graisse. Chez les vertébrés, les muscles actionnent un Au cycle 1. Le niveau de formulation retenu pourra être le suivant : notre corps peut bouger, se déplacer grâce à nos bras et nos jambes qui nous permettent de marcher, courir, sauter, attraper Nos bras et nos jambes ne sont pas raides. Ils peuvent s allonger, se plier dans des endroits comme le coude, le genou, le poignet, la cheville, l épaule, la hanche. Le cou nous permet de tourner la tête. Au cycle 2. On pourra formuler ainsi : nos doigts, nos mains, nos bras, nos pieds, nos jambes, notre cou peuvent bouger grâce aux articulations qui sont de véritables charnières permettant le mouvement. Nos membres supérieurs, les bras, et nos membres inférieurs, les jambes, ont des points d articulation qui portent tous des noms précis : l épaule, le coude, le poignet, la hanche, le genou, la cheville, les phalanges pour les doigts de la main et du pied. Le cou est le point d articulation de la tête et du tronc. Les articulations relient des os qui portent aussi des noms précis et qui forment notre squelette. Les muscles attachés aux os sont les moteurs de nos mouvements permis par les articulations. Au cycle 3. Le niveau de formulation pourra être : nos articulations sont des charnières bien huilées en forme de rotule ou de lame de couteau. Des ligaments souples et résistants attachent les os les uns aux autres. Si ces ligaments sont distendus par un faux mouvement, on a une entorse ou une foulure. Si la tête de l os se déboîte, c est un déboîtement ou une luxation. En se contractant ou en s allongeant, les muscles attachés aux os provoquent les mouvements. Le cerveau ordonne les mouvements volontaires. La moelle épinière est le siège des mouvements réflexes.

2 Compétences à développer tout au long des 3 cycles Connaître le rôle des articulations, des os et des muscles dans les mécanismes du mouvement et de la locomotion. Objectifs spécifiques à travailler au cycle 1 Je bouge Connaître son corps à travers les différentes fonctions. Connaître et savoir formuler la nécessité des principales fonctions du corps : bouger, se déplacer. au cycle 2 Qu est-ce qui me permet de bouger? Savoir montrer et nommer les principales articulations du corps. Savoir montrer et nommer quelques os principaux du squelette. au cycle 3 Des os, des muscles, des articulations Expliquer pour le mouvement le fonctionnement lié des os, des muscles et des articulations. Savoir que nos os grandissent, se cassent et se déforment. Connaître les risques du squelette. Pratiques langagières pour penser et dire à dominante descriptive Séquence 15 Des os, des muscles, des articulations Lexique Connaître le vocabulaire technique Associer un nom à un adjectif ou à un verbe de la même famille os/osseux mouvement/mobile/ se mouvoir flexion/fléchir extension/étendre sang/sanguin/saigner Syntaxe Être capable de décrire un os En mobilisant le lexique adapté (termes désignant les éléments spécifiques). En complétant les termes par des qualifiants ou des comparaisons. En situant chaque élément à l aide de connecteurs spatiaux.

3 Les mécanismes du mouvement Séquence 15 CE2 Des os, des muscles, des articulations SITUATIONS D ANCRAGE Documentaires. Les mouvements du corps. Ulrik Hvass. Bayard/Centurion Jeunesse. Gallimard. De l os au squelette. Steve Parker. Gallimard. Organisation Matériel Objectifs spécifiques Collective. César, squelette humain de 85 cm, 649 F au catalogue Expliquer pour le mouvement le fonctionnement lié Jeulin. Oscar, squelette humain de 42 cm, 229 F des os, des muscles et des articulations. au catalogue Jeulin. Maquette le mouvement, 134 F au catalogue Jeulin. Savoir que nos os grandissent, se cassent Radiographies du coude et des bras. et se déforment. Différentes sortes d os (secs, frais, un os frais scié en long) à demander à votre boucher. Connaître les risques du squelette. Document 47. Le mouvement Document 48. Les articulations Document 49. Les os Document 50. Les risques du squelette Démarche Document 51. Le squelette scientifique Conditions proposées par le maître Performances attendues chez l élève REPRÉSENTATIONS INITIALES OBSERVER constater formuler Fournir aux élèves la silhouette proposée en dernière page du module 2 cycle 2. Leur demander d y placer en le dessinant ce qu ils savent : os, muscles, articulations. Leur proposer de colorier les os en jaune, les muscles en rouge et de matérialiser un point bleu pour chaque articulation. Mettre en évidence le mécanisme du mouvement. On peut travailler avec la maquette de bras articulé Jeulin. Consigne. Ramène ton avant-bras sur ton bras puis déplie le membre. Comment nomme-t-on ces deux mouvements? Fais la même chose avec ta jambe. Pour en savoir plus, distribuer le document 47. La mise en commun des résultats initiera un débat et des confrontations. Des radiographies accompagnées de leurs commentaires médicaux serviront à argumenter et à prouver. Si les radiographies sont suffisamment nombreuses on essayera de constituer un squelette entier. Il sera intéressant de comparer avec les résultats obtenus l an dernier au CE1 (séquence 15 module 2 cycle 2). Chacun observe sur lui-même. C est une flexion suivie d une extension. Raconter ce qui se passe. CONCLURE résumer EXPÉRIMENTER constater vérifier comparer CONCLURE résumer En deux phrases décrire le rôle des muscles. Mettre en évidence le fonctionnement des articulations. On part de l observation de son propre corps. Faire des mouvements de rotation du bras au niveau de l épaule et du coude. On observera des radiographies du coude et de l épaule. Essai de comparaison. Le document 48 permet la mise en évidence des articulations en rotule, en charnière et en vertèbres. En trois phrases décrire le fonctionnement des articulations. Les muscles travaillent par paires en opposition. En se contractant et en se relâchant les muscles produisent les mouvements. Constater qu au niveau du coude je ne peux pas faire le même mouvement qu au niveau de l épaule. Conclure que les deux articulations du coude et de l épaule sont différentes. Les os du squelette sont reliés entre eux par des articulations de différentes sortes. Des ligaments souples et résistants maintiennent en place ces articulations. Leurs mouvements sont facilités par le cartilage qui recouvre les extrémités des os. OBSERVER nommer Mieux connaître les os et le squelette humain. C est l occasion de présenter César ou Oscar. Les documents 49, 50 et 51 seront utilisés selon vos besoins. ÉVALUER ÉVALUATION 10 Il s agit d entourer la bonne réponse (vraie ou fausse) caractérisant 20 affirmations différentes. Connaître le fonctionnement des mécanismes du mouvement de l Homme.

4 Des os, des muscles, des articulations Dans les affirmations suivantes, entoure la bonne réponse. Évaluation 10 Compétence développée Connaître le fonctionnement des mécanismes du mouvement de l homme. 1. Le squelette humain peut être comparé à une charpente mobile. V F 2. Le corps humain comporte 306 os différents. V F 3. Le tibia est l os le plus long de notre corps. V F 4. Le crâne peut être comparé à un casque. V F 5. Chaque os mobile est relié à un seul muscle. V F 6. Les vertèbres sont les os de la colonne vertébrale. V F 7. La main de l homme peut être comparée à une pince. V F 8. Les os ne sont pas vivants. V F 9. Les os grandissent sans arrêt durant toute notre vie. V F 10. Les os du squelette sont reliés entre eux par des articulations de différentes sortes. V F 11. L articulation de la hanche est une simple charnière n autorisant que la flexion et l extension. V F 12. L articulation du coude en rotule permet de nombreux mouvements. V F 13. Les ligaments maintiennent en place les articulations. V F 14. Les muscles reliés aux os par les tendons travaillent par paires en opposition. V F 15. Quand le biceps se relâche, le triceps se contracte pour produire l extension du bras. V F 16. Plus on se sert d un muscle souvent, moins il devient fort. V F 17. Lorsqu un os se casse, c est une entorse. V F 18. La fracture est un étirement, une distorsion d un ou plusieurs ligaments. V F 19. Une scoliose est une déformation latérale de la colonne vertébrale causée par une mauvaise position. V F 20. La tendinite est une inflammation d un tendon. V F

5 Le mouvement Document 47 Pour bouger, les bras et les jambes ont besoin des muscles, des os, des articulations et aussi de l énergie apportée par le sang. Les os du squelette sont reliés entre eux par des articulations de différentes sortes : l articulation de la hanche est ronde et creuse, ce qui permet au fémur d effectuer de nombreux mouvements, tandis que les articulations des doigts ressemblent à de simples charnières autorisant uniquement la flexion et l extension. Les articulations sont maintenues en place par des bandes de tissus appelées ligaments et leurs mouvements sont facilités par le cartilage lisse recouvrant les extrémités osseuses, et par un liquide, la synovie, qui lubrifie (graisse) l articulation. Les muscles L Homme possède plus de 600 muscles, de forme et de taille différentes selon le rôle qu ils ont à jouer. Ils sont reliés aux os par les tendons et travaillent par paires, en opposition (quand le premier se contracte, le second se relâche), pour produire des mouvements aussi variés que la marche, les expressions du visage, etc. Explication du mouvement du bras Biceps contracté Biceps relâché Omoplate Radius Cubitus Triceps relâché Humérus Triceps contracté Le membre se plie. C est la flexion. Le membre se tend. C est l extension. Quand je plie l avant-bras vers le haut, un muscle, le biceps se gonfle et se raccourcit. On dit qu il se contracte. En se contractant, il tire les os de l avant-bras qui peuvent bouger grâce à l articulation du coude. L avant-bras se met en mouvement vers le haut. C est une flexion du bras. Quand le biceps se relâche, c est un autre muscle situé derrière l humérus qui à son tour se contracte : c est le triceps. Celui-ci tire les os de l avant-bras par derrière. L avant-bras se met en mouvement, descend et se place dans le prolongement du bras. C est une extension du bras. Quand le biceps se contracte, le triceps s allonge et inversement. Des mouvements contraires se traduisent donc par la contraction et le relâchement de muscles qui s opposent.

6 Les articulations Document 48 Tous les mouvements des os ne sont pas identiques. Ils dépendent des différents modèles d articulation. Trois bricolages simples permettent de mettre en évidence certains types d articulation. Le coude Matériel. 2 morceaux de bois identiques, charnière, des clous à charnière. L expérience. Mets les deux morceaux de bois côte à côte. Réunis-les par une charnière. Ouvre et plie cet assemblage. La constatation. L assemblage peut s ouvrir et se plier dans un sens, mais pas dans l autre. L explication. La forme des morceaux de bois autour de la charnière ne permet pas d autres mouvements. C est le principe du coude. D un côté l humérus. De l autre côté le radius et le cubitus. L articulation qui les relie est le coude. L avant-bras peut se plier en avant, mais ne peut pas se plier en arrière. Les seuls mouvements possibles sont la flexion et l extension. Les vertèbres Matériel. 2 bouts de bois découpés en forme d os, ou des bouchons de Champagne, des morceaux d éponges, 2 élastiques. L expérience. Coince les petits morceaux d éponge sèche entre les deux bouts de bois ou les bouchons. Bloque le tout avec un élastique de chaque côté. Joue sur l élasticité de l ensemble avec tes mains. La constatation. L assemblage bouge peu. Il est pourtant d une grande souplesse grâce à l éponge. L explication. L élasticité de l éponge permet une pression du bout de bois ou des bouchons d un côté ou de l autre. C est le principe des vertèbres. Le cartilage permet un léger mouvement à deux vertèbres retenues entre elles par des ligaments. L ensemble des articulations situées tout le long de la colonne vertébrale lui procure une grande souplesse. Ça ne peut pas tourner dans les deux sens. Les épaules Matériel. 1 bol, 1 pomme, 1 fourchette. L expérience. Plante profondément la fourchette dans la pomme. Mets la pomme dans le bol. Tourne la fourchette dans tous les sens. La constatation. Tu peux tourner la fourchette dans tous les sens et même faire un tour entier. La pomme, de forme sphérique te permet des mouvements amples. L explication. C est le principe de l épaule (ou de la hanche) : la tête de l humérus est arrondie et elle s emboîte parfaitement dans un creux de l omoplate. Elle est tenue en place par des ligaments et peut pivoter très librement.

7 Les os Document 49 l Les os sont vivants Les os sont vivants! Leur couche externe, appelée périoste, est traversée par des nerfs et des vaisseaux sanguins. Elle est constituée de fibres pleines de sels minéraux comme le calcium par exemple, dont les os ont besoin pour grandir. Au centre de l os se trouve la précieuse moelle osseuse qui fabrique les globules rouges du sang. l Les os grandissent Depuis ta naissance jusqu à l âge de 20 ans environ, tes os vont grandir sans arrêt et te faire grandir. Ils sont faits de cellules qui se reproduisent et les font grandir et grossir en même temps que le reste du corps. Ces cellules servent aussi à ressouder les os quand ils se cassent. Il existe pourtant des gens dont les os ne grandissent que très peu : les Pygmées, par exemple, qui, adultes, ne dépassent pas 1 m 50. l Les os sont solides Comme ils servent de charpente à tout le corps, les os doivent être très solides. Surtout ceux qui supportent l ensemble du corps! Le calcium qui se trouve dans le lait ou le fromage peut encore les consolider. A la fois résistant et léger, un os est six fois plus solide qu une barre d acier du même poids. l Les os peuvent se casser Parfois l os se casse. Aussitôt, les cellules osseuses, qui sont de petits organismes vivants, se dirigent vers l endroit blessé pour le ressouder. Cette réparation dure environ trois mois. Le plâtre que pose le médecin sur le membre fracturé ne sert qu à maintenir les deux morceaux de l os bien immobiles. l Les os ont différentes tailles Le plus petit os du corps humain est l étrier. Il a la taille d un grain de riz. Il ne mesure que 3 millimètres et se trouve dans le creux de l oreille avec le marteau et l enclume. Les trois réunis ne sont pas plus grands que l ongle de ton pouce. Le plus long os du corps humain est l os de la cuisse, le fémur, qui peut atteindre 50 centimètres chez l homme adulte. l L os se présente Cartilage articulaire Os compact Os spongieux Moelle rouge Périoste : membrane Moelle jaune La tête de l os s articule avec les autres os. Un cartilage la recouvre. Une membrane (le périoste) recouvre l ensemble de l os ; elle se charge de le faire grossir lorsque tu grandis. L extérieur, le tissu osseux, est très compact et très dur. Tout à fait au centre, la moelle jaune fabrique les globules du sang. L intérieur, beaucoup moins dur, ressemble à une éponge très serrée et contient la moelle rouge.

8 Les risques du squelette Document 50 Un traumatisme est un choc, un coup reçu par notre organisme. Un faux pas, une chute, une inattention, un effort mal contrôlé et voilà autant d'occasions de se blesser. Faisons connaissance avec les traumatismes les plus fréquents. La tendinite est une inflammation d un tendon ou de la gaine qui l enveloppe. Des mouvements professionnels répétitifs 1 ou mal effectués, une mauvaise préparation à l effort physique, un entraînement trop intensif ou mal dosé, l emploi d un matériel mal adapté (raquette de tennis trop tendue, vélo trop grand ou trop petit, chaussures de jogging usagées ) peuvent être à l origine de tendinites. L inflammation 2 s accompagne d une douleur plus ou moins forte. Généralement la contraction du muscle devient difficile et les mouvements sont empêchés. L entorse correspond à l étirement ou à la rupture d un ou de plusieurs ligaments qui maintiennent une articulation. La douleur du début est souvent aiguë mais brève. Elle réapparaît quelques heures plus tard, empêchant tout mouvement de l articulation qui enfle et peut présenter un hématome 3. L entorse légère est appelée foulure. La fracture est une rupture de l os. Elle peut être provoquée par un choc. On parle de fracture ouverte lorsqu on observe une plaie à l endroit de la rupture osseuse. Il existe alors un risque d infection et d hémorragie. La luxation est une atteinte grave. L articulation est déboîtée et les extrémités des deux os ne sont plus en contact. Il y a donc déformation. La douleur est vive et des complications sont possibles. 1. Qui se répètent. 2. Une rougeur, une chaleur ou un gonflement. 3. Un caillot de sang. La colonne vertébrale La colonne vertébrale sert de support à tout le reste du squelette. À ton âge, elle est encore en pleine croissance. Elle peut donc facilement se déformer si tu adoptes régulièrement des mauvaises positions. En suivant ces deux conseils, tu protégeras ton dos et tu t éviteras une scoliose ou une cyphose : évite de porter d une seule main un sac ou un cartable trop lourd ; porte-le plutôt sur le dos. évite de te pencher en avant lorsque tu travailles à une table ; tiens-toi au contraire le plus droit possible. Scoliose Cyphose

9 Le squelette Document 51 L e squelette est une charpente mobile composée de 206 os dont plus de la moitié constitue l ossature des pieds et des mains. Bien que chaque os soit rigide, le squelette est luimême d une remarquable souplesse et permet au corps humain d accomplir de nombreux mouvements. Il sert de point d attache aux muscles et protège les organes comme le cœur et le foie enfermés dans la cage thoracique et l abdomen. l Le crâne Le crâne est l os le plus complexe du corps. À l intérieur, une grande cavité contient le cerveau. À l arrière de la base du crâne se trouve la mâchoire qui pivote grâce à son articulation, ce qui permet les mouvements de mastication. l La colonne vertébrale La colonne vertébrale possède deux fonctions principales : elle entoure et protège la moelle épinière très fragile. Elle sert de support à tout le reste du squelette. La colonne vertébrale, qui comporte 24 os séparés (les vertèbres), de forme différente, se termine par le sacrum. Cet os triangulaire s achève par une sorte de petite queue, faite de 4 os, appelée coccyx. Entre chaque vertèbre se trouve un disque cartilagineux, sorte «d amortisseur» permettant aux vertèbres de glisser les unes sur les autres lors des mouvements du corps. l La main Les 27 petits os, rassemblés par 37 muscles reliés aux os par les tendons, font de la main un outil extrêmement performant. En opposant son pouce à l un des autres doigts, l Homme peut saisir et pincer des objets. l Le pied Pieds et orteils sont indispensables pour assurer les mouvements de l individu. Ils supportent tout le poids du corps, permettant à l Homme de se déplacer : c est la marche. Par ailleurs, ils assurent le maintien de l équilibre. Chaque pied est composé de 26 os, de plus de 100 ligaments et de 33 muscles.

10 Document 51 Le crâne La mâchoire La clavicule Les vertèbres (24) L omoplate Les côtes (24) L humérus Le bassin Le radius Le cubitus Le coccyx Les os de la main (27 x 2) Le fémur La rotule Le péroné Le tibia Les os du pied (26 x 2)