Sciences de la vie et de la Terre

Modéliser l’action du ventricule sur le sang

27 / 04 / 2006 | Frédéric Lalevée

 Objectifs méthodologiques

Modéliser l’action du ventricule sur le sang avec un objet usuel

Modéliser la double circulation.

Voir une remarque importante sur les limites de ce modèle en bas de page.

 Présentation de l’activité

En seconde, mais aussi au collège, le coeur et son action sur le sang sont au programme. Les dissections de coeur de mammifère ou d’oiseau que l’on peut proposer aux élèves montrent les différentes parties du ventricule et du coeur, mais de façon statique.

Une pompe à eau vendue en grand magasin (environ 7 Euros il y a quelques années) permet de faire avancer un liquide dans un seul sens. On peut y retrouver les différents éléments composant le ventricule (dans la partie bleue).

La mise en série de deux pompes permet de modéliser la double circulation. Chaque pompe étant démontable, on peut remonter les différents éléments en les branchant comme on le souhaite.

 Présentation du modèle aux élèves lors d’une première séance


On présente aux élèves, lors de la séance de dissection du coeur de mouton ou de boeuf un objet qui modélise le ventricule et son action sur le sang. Cette pompe à eau permet comme le coeur, de faire avancer un liquide dans un tuyau et dans un seul sens. La pompe brute (photo de gauche) est d’abord présentée en action. On peut par exemple faire passer l’eau d’un seau posé sur le sol à un évier. Ensuite, un modèle de circulation simple fermée (photo de droite) est également actionné.

Des perles rouges ont été introduites pour simuler les cellules sanguines mais surtout pour visualiser le mouvement du liquide.

Le travail à faire est de réaliser deux schémas montrant le fonctionnement de la pompe, et de retrouver l’équivalent des différentes parties du ventricule dans la pompe (paroi musculaire, valvules, cordages).

Chaque groupe de deux élèves reçoit un exemplaire de pompe qu’il peut étudier en détail. Il peut y voir notamment l’existence des valves et leurs possibilités de mouvement.

la valve d’entrée la valve d'entrée

la valve de sortie

 Présentation du modèle aux élèves lors d’une deuxième séance

Lors de la séance suivante, sur la double circulation, et en liaison avec la dissection du coeur de dinde, on présente un modèle de circulation plus complexe, mais correspondant à celle de l’Homme, avec deux ventricules. Deux pompes ont été mises en série. Elles modélisent le fonctionnement en série des deux ventricules du coeur.

REMARQUE IMPORTANTE SUR LES LIMITES DU MODÈLE

Tout modèle simplifie la réalité et met en avant un des aspects du phénomène étudié. Les aspects non privilégiés peuvent être absents du modèle (par exemple ici le rôle des oreillettes) ou encore légèrement dénaturés. Dans le cas de cette modélisation, un peu d’air existe dans les circuits fermés. C’est dû d’une part à la difficulté de fermer le circuit sans perdre de l’eau et surtout au fait que si le circuit était plein d’eau on ne pourrait plus comprimer le ventricule, l’eau étant incompressible et le tuyau très peu élastique. Il convient donc de préparer une remarque à destination des élèves sur ce point (limite de ce modèle et limites des modélisations en général). Si on ne veut pas faire apparaître d’air, on peut se contenter de faire fonctionner la pompe en circuit linéaire (du seau à l’évier). Il n’y a pas de bulles d’air et la modélisation est déja assez démonstrative.

 

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