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Sciences de la vie et de la Terre

TP Fonctionnement cardiaque et sa modulation

02 / 12 / 2007 | Martine Pernodet

Cette séance de TP a lieu après l’étude de la circulation sanguine et la mise en évidence de battements d’un cœur isolé comme celui de l’huître, de l’embryon de caille ou de l’escargot.

Les constatations de départ sont donc les rappels de ce que l’on sait déjà

"We already know that an isolated heart beats without any help.
We also know that during exercise, the heart beats faster and then recovers its rest rate."

Une image de "cœur à oreilles" à l’écoute des besoins de l’organisme peut stimuler la phase de problématisation.

"So the issue is : How does the heart get information on what to do ?"

Une phase dialoguée permet de trouver des démarches de résolution du problème :

"To solve this problem, we have to investigate in different fields such as"

- heart physiology : which part of the heart contracts first ? (to find out which part of the heart gets the first information)
- heart histology : are there different kinds of tissues in the heart : nervous and muscular ? (to find out the starting point of the contraction order)
- heart anatomy : are there any nerves connected to the heart ? which information do they deliver (sensitive or motor) ? (with this information, we will be able to design experiment to find out how the heart can beat in an adapted way.)"

Toute la classe va observer le cycle cardiaque, puis on peut diviser ou non la classe en deux groupes, un qui enquête sur le rythme propre du coeur et un qui enquête sur la modulation de ce rythme (dans le second groupe on peut même demander à certains de trouver le support de l’accélération du coeur lors de l’exercice physique et à d’autres le support du ralentissement du coeur après un exercice)

I. Heart cycle

On peut utiliser le site Internet

http://www-medlib.med.utah.edu/kw/p... qui permet d’observer avec une échelle de temps les contractions des oreillettes puis des ventricules et la phase de repos du cœur.

(On this web site tere is a video useful to describe location and succession of contractions)

On attend un compte-rendu écrit de description du fonctionnement du cœur :

"Description of the heart contraction cycle : both atria contract at the same time and then both ventricles contract at the same time : this is the systole which is followed by a diastole (rest)."

II. Heart tissues

On peut utiliser 2 sites Internet

http://www.gpc.edu/~jaliff/anaheart.htm pour avoir des informations sur les différents tissus du coeur en particulier le tissu nerveux autonome.
(on this web site there is written anatomical or histological information in the first paragraph)

http://w3.dwm.ks.edu.tw/bio/activel... pour avoir une animation sur le trajet des impulsions électriques sur le tissu nerveux autonome et leurs conséquences sur les contractions musculaires et le flux sanguin.

(on this web site there is an animation to understand the link between nervous tissue and muscle reaction and therefore blood flow)

Cette activité peut donner lieu à une évaluation formative sur la communication d’information par un schéma.

En effet nous avons 2 sortes d’informations :

- une sur l’anatomie et l’histologie du cœur (4 chambres du cœur, localisation du tissu nerveux)
- une sur la physiologie (contraction des oreillettes suite à l’activité électrique à leur niveau, puis éjection du sang des oreillettes vers les ventricules, puis contraction des ventricules suite à l’activité électrique à leur niveau, puis éjection du sang des ventricules vers les artères)

Nous pourrions réunir ces informations pour montrer notre compréhension du fonctionnement cardiaque.

Le problème est que le schéma du coeur proposé dans l’animation est complexe (pour certains élèves) à reproduire. Il faut donc schématiser et donc trouver ce qu’il faut représenter pour rendre compte du fonctionnement cardiaque

- 4 cavités cardiaques (on peut décider que leur forme n’est pas essentielle : on peut dessiner des formes géométriques)
- elles sont en communication entre elles et avec le circuit sanguin (on peut décider de ne pas dessiner de valves)
- l’ordre des événements :

  • l’activité électrique
  • la contraction
  • le flux sanguin

Il faut donc des numéros d’événements, des flèches pour la contraction, d’autres pour le flux sanguin, d’où la nécessité de couleurs différentes et donc de légendes.

Exemples de production

how the heart works

Pour remobiliser toute la classe au fonctionnement, plus qu’à la technique, et à l’anglais on peut regarder et écouter le bilan en vidéo et vérifier sur son propre schéma grâce à l’animation shockwave de la Brittanica Encyclopedia http://www.britannica.com/eb/articl...

III. Heart regulation

Nous recherchons l’innervation du cœur et le rôle éventuel des nerfs , plusieurs démarches sont possibles.

On peut par exemple demander de prouver des informations données par un site http://www.clinicalexams.co.uk/card... : autonomic heart regulation

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heart regulation

grâce à une démarche expérimentale de simulation sur l’animation proposée sur le site de l’académie de Créteil :

http://www.ac-creteil.fr/svt/Tp/Tp2...

Cette activité peut être l’occasion d’une évaluation sommative de la capacité à communiquer des résultats expérimentaux dans un tableau

On notera :

- le titre du tableau
- le titre de la première colonne : conditions expérimentales
- le titre et le contenu de la seconde colonne : nom du paramètre mesuré et unité de la mesure
- la présence d’une expérience témoin du fonctionnement normal du cœur (pas de section ni de stimulation de nerfs)
- la présence des expériences indispensables pour tester soit le ralentissement, soit l’accélération du rythme cardiaque, selon ce qui était demandé

Bilan

On attend un bilan écrit répondant au problème initial. Pratiquement 2 phrases sont attendues dont le début peut être donné

- I have understood that the heart can beat by itself thanks to .....

- I have understood that heart frequency can be adapted to physical exercise thanks to ....

 

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