Cycle 4 : Rythmes cardiaque et respiratoire

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1 Cycle 4 : Rythmes cardiaque et respiratoire Thème Le corps humain et la santé Compétences générales travaillées (socle) Concevoir, créer, réaliser Utiliser des outils numériques Suivre un protocole EXAO de réalisation d un ECG et d une spirographie Compétences du programme, connaissances associées et idées clés : «Expliquer comment le système nerveux et le système cardiovasculaire interviennent lors d un effort musculaire, en identifiant les capacités et les limites de l organisme.» Idée clé : relier les modifications du fonctionnement des systèmes cardiovasculaires (rythme cardiaque ; circulation vasculaire) et respiratoire, les besoins en dioxygène et en nutriments des cellules musculaires et la réalisation d un effort physique. Co. rythmes cardiaque et respiratoire, et effort physique Démarche : La mise en œuvre de ces protocoles EXAO ne s intègrent pas dans une démarche d investigation. Il s agit au-delà des moyens empiriques de mesure utilisés en EPS de découvrir des moyens proches de ceux utilisés par les médecins. Un vidéogramme de test d effort peut être utilisé en préalable de la mise en œuvre de ces protocoles. La maîtrise des protocoles peut permettre aux élèves de tenir un stand ECG et spirographie en autonomie lors d une journée santé clôturant un EPI par exemple. Laurence Comte EEMCP2 de SVT AEFE

2 Activité : Mesurer la fréquence cardiaque par électrocardiographie et la fréquence respiratoire par spirographie lors d une phase de repos puis lors d un effort physique en réalisant un électrocardiogramme (ECG) et une spirographie. Etape 1 : Enregistrement d un électrocardiogramme (ECG) au repos et juste après un effort physique Enregistrer un ECG consiste à enregistrer les courants produits par l activité électrique du coeur en des points du corps. Matériel Ordinateur Logiciel Atelier scientifique Dispositif d acquisition EXAO avec capteur Electrophy Electrodes adhésives PROTOCOLE - Ouvrir le logiciel Atelier scientifique. - Cliquer sur l icône afin de d accéder aux fonctionnalités d enregistrement. - Dans le fenêtre qui s ouvre, glisser-déposer les icônes «temps» et «electrophy» comme indiqué ci-dessous : - Cliquer sur l icône Temps. Dans la fenêtre au-dessous, régler pour une durée de 5 s et un nombre de points de 501 : - Ne pas cocher «Acquisition continue». - En procédant électrode par électrode, enlever la protection plastique des électrodes et les positionner sur l élève- sujet au niveau du thorax comme représenté ci-dessous. - Brancher les fils reliés à l adaptateur Electrophy sur les électrodes en respectant l ordre (de gauche à droite sur le sujet) : rouge, jaune, violet. Laurence Comte EEMCP2 de SVT AEFE

3 - Lancer l acquisition en cliquant sur le feu tricolore - La fenêtre ci- dessous apparaît, renommer l expérimentation (exemple: REPOS). Puis, cliquer sur Lancer - On obtient l enregistrement d un ECG au repos. - Pour mesurer la fréquence cardiaque au repos : faire un clic droit sur la courbe et dans la liste qui s ouvre, choisir l outil «Fréquence». Placer ensuite un point sur un maximum de la courbe et l autre point sur le maximum suivant. La fréquence s affiche au-dessous du graphique. La noter. - L élève-sujet réalise un effort modéré : une série de 10 flexions pas trop rapides, en faisant attention à ne pas détacher les électrodes. - Dès l arrêt de l effort, cliquer sur le feu tricolore. - Dans la fenêtre qui s ouvre, choisir «Nouvelle manipulation» et renommer l expérience (exemple : EFFORT). Cliquer sur Lancer. - L enregistrement d un ECG juste après un effort physique se superpose à l ECG obtenu au repos. - Mesurer la fréquence cardiaque sur cet ECG de la même façon que pour l enregistrement précédent. - Pour plus de clarté, accéder à l onglet Affichage en cliquant sur l icône, et choisir des couleurs différentes pour les deux enregistrements. Laurence Comte EEMCP2 de SVT AEFE

4 Etape 2 : Enregistrement d une spirographie au repos et juste après un effort physique. Réaliser une spirographie permet de mesurer la fréquence respiratoire ainsi que les volumes d air échangés lors de la respiration. Matériel Ordinateur Logiciel Atelier scientifique Dispositif d acquisition EXAO avec l adaptateur Chronowin, le capteur Respiro, un filtre anti-bactérien et un embout buccal. PROTOCOLE - Ouvrir le logiciel Atelier scientifique. - Cliquer sur l icône afin de d accéder aux fonctionnalités d enregistrement. - Dans le fenêtre qui s ouvre, le capteur apparaît comme un double capteur Volumètre et Débit mètre. - Glisser-déposer l icône du Volumètre sur l axe des ordonnées (axe vertical). - Glisser-déposer l icône Temps en abscisse (axe horizontal). - Cliquer sur l icône Temps : régler pour une durée de 30 s et un nombre de points de L élève sujet de l expérimentation doit tourner le dos à l écran et ne pas respirer par le nez. - Le laisser respirer 2 ou 3 cycles pour s habituer à respirer dans le dispositif puis démarrer l enregistrement en cliquant sur le feu tricolore. Laurence Comte EEMCP2 de SVT AEFE

5 - Dans la fenêtre qui s ouvre, renommer l expérimentation (exemple: REPOS), puis, cliquer sur Lancer. - On obtient un enregistrement spirographique au repos. - Pour mesurer la fréquence respiratoire au repos : faire un clic droit sur la courbe et, dans la liste qui s ouvre, choisir l outil «Fréquence». Placer ensuite un point sur un maximum de la courbe et l autre point sur le maximum suivant. La fréquence s affiche au-dessous du graphique. La noter. - Pour mesurer le volume courant c est-à-dire le volume d air qui entre dans les poumons lors d une inspiration : faire un clic droit sur la courbe et, dans la liste qui s ouvre, choisir l outil «Pointeur». - Placer le pointeur sur un minimum de la courbe en cliquant avec la souris puis, sans relâcher la souris, déplacer le pointeur au niveau du maximum suivant. - Le volume courant s affiche au-dessous du graphique. Le noter. - L élève-sujet réalise un effort modéré : une série de 10 flexions pas trop rapides. - Dès l arrêt de l effort, cliquer sur le feu tricolore. - Dans la fenêtre qui apparaît, choisir «Nouvelle manipulation» et renommer l expérience (exemple : EFFORT). Puis, cliquer sur Lancer. - L enregistrement spirographique juste après un effort physique se superpose à celui obtenu au repos. - Mesurer la fréquence respiratoire et le volume courant sur cet enregistrement comme précédemment. - Pour plus de clarté, accéder à l onglet Affichage en cliquant sur l icône, et choisir des couleurs différentes pour les deux enregistrements. Laurence Comte EEMCP2 de SVT AEFE

6 Laurence Comte EEMCP2 de SVT AEFE