Niveau

Terminales spécialité

Compétences

Connaissances

Corps humain et santé / Comportements et stress : vers une vision intégrée de l’organisme
Face aux perturbations de son environnement, l’être humain dispose de réponses adaptatives impliquant le système nerveux et lui permettant de produire des comportements appropriés. Le stress aigu désigne ces réponses face aux agents stresseurs. La réponse de l’organisme est d’abord très rapide : le système limbique est stimulé, en particulier les zones impliquées dans les émotions telles que l’amygdale.

Capacités

Formuler et résoudre une question ou un problème scientifique.
Observer, questionner, formuler une hypothèse, en déduire ses conséquences testables ou vérifiables, expérimenter, raisonner avec rigueur, modéliser, argumenter.
Interpréter des résultats et en tirer des conclusions.
Comprendre le lien entre les phénomènes naturels et le langage mathématique.
Comprendre qu’un effet peut avoir plusieurs causes.
Concevoir et mettre en œuvre un protocole.
Recenser, extraire, organiser et exploiter des informations à partir de documents en citant ses sources, à des fins de connaissance et pas seulement d’information.
Utiliser des logiciels d’acquisition, de simulation et de traitement de données.

Situation problème 

L’exploitation d’un sondage effectué lors d’une séance antérieure en classe permet de prendre conscience de l’existence d’une réponse adaptative de l’organisme confronté à un agent stresseur (stimulus). L’augmentation du rythme cardiaque est mise en avant. On cherche à mettre en évidence le ou les facteurs responsables de cette tachycardie. L’objectif est de déterminer une partie du contrôle du rythme cardiaque en situation de stress.

Les élèves sont amenés à proposer l’implication du cerveau et d’un contrôle nerveux de la fréquence cardiaque. Les voies de contrôle de la fréquence cardiaque sont présentées.

Schéma de l’innervation du cœur. Référence de l’image : voir ressources

Pourtant…

Référence du graphique : voir ressources

Une personne ayant un cœur transplanté (donc dénervé) réagit aussi aux agents stresseurs par une accélération de la fréquence cardiaque.

Sans contrôle direct par les voies nerveuses, comment expliquer l’origine de l’accélération de la fréquence cardiaque en présence d’un agent stresseur ?

On peut formuler l’hypothèse de la collaboration entre le « cerveau » et le système hormonal. Après réception du stimulus (bruit, image… à effet stressant) et mise en alerte du cerveau, des molécules (hormones) agiraient via la circulation sanguine pour augmenter la fréquence cardiaque.

Présentation de l'ensemble des activités des élèves

A partir des documents fournis et d’une manipulation sur l'huitre, les élèves établissent les étapes de l’implication du système limbique, en particulier les zones consacrées aux émotions telles que l’amygdale, dans l’augmentation de la fréquence cardiaque par l’adrénaline.

Document 1 Le système limbique 

Le système limbique, ou cerveau émotionnel, est le nom donné à un groupe de structures du cerveau jouant un rôle très important dans le comportement et en particulier, dans diverses émotions. On y distingue différentes structures notamment l’hippocampe et l’amygdale. L’amygdale, partie de notre cerveau proche de l’hippocampe, est indispensable à notre capacité à ressentir et à percevoir les émotions. Elle est en relation avec les organes sensoriels (yeux, oreilles…). Diverses expériences ont été réalisées au niveau des amygdales :

• La présentation d’un stimulus menaçant (agent stresseur) entraîne l’augmentation de l’activité électrique et métabolique des cellules de l’amygdale
• La stimulation électrique des amygdales entraine un mélange de peur, anxiété et de violente agressivité
• La Lésions des amygdales entraine une diminution ou une suppression de plusieurs comportements émotionnels et une diminution de la peur

Document 2 Relevé de la fréquence cardiaque d’un chat ayant des surrénales actives ou non après stimulation.

L’agent stresseur correspond à des aboiements d’un chien pendant 1 minute. Dans l’expérience proposée, les surrénales sont rendues « inactives » par ablation

Les images ci-dessous correspondent aux graphiques construits à partir des données prélevées sur l’image d’origine (tirée du Traité de psychologie expérimentale : Motivation, émotion et personnalité De Richard Meili) en utilisant mesurim2 (voir le lien vers l’article du site expliquant l’astuce numérique).

Ils peuvent donc être fournis en documents de travail ou être utilisés pour réaliser une activité numérique de construction de graphique à partir des données chiffrées fournies dans le tableau

Document 3 Les phéochromocytomes

Les phéochromocytomes sont des tumeurs issues des cellules chromaffines (phéochromocytes) de la médullosurrénale. Ces tumeurs sont responsables de la surabondance de catécholamines. Parmi les symptômes on note l’hyperglycémie, l’accélération de la fréquence cardiaque et du métabolisme, la nervosité et l’hypertension.

Référence de l’image : voir ressources

Document 4 Voie de biosynthèse de l’adrénaline (famille des catécholamines)

Les catécholamines sont des molécules synthétisées à partir de la tyrosine (acide aminé) et jouant le rôle d’hormone ou de neurotransmetteur. Les catécholamines les plus courantes sont l’adrénaline, la noradrénaline et la dopamine. Seule la médullosurrénale possède les enzymes permettant la transformation de la noradrénaline en adrénaline

Manipulation des élèves : Influence de la concentration d’adrénaline sur la fréquence cardiaque d’une huitre

On cherche à montrer l’influence de la concentration en adrénaline d’une solution sur la fréquence cardiaque. Dans un premier temps on mesure la fréquence cardiaque sans adrénaline. Ensuite on injecte des doses croissantes d’adrénaline (entre 0,1 et 0,3 mL) avant de reprendre la mesure de la fréquence cardiaque.

Ressources complémentaires

Bibliographie

Anatomie et physiologie humaines (Marieb)
Traité de psychologie expérimentale : Motivation, émotion et personnalité De Richard Meili

Sitographie

Schéma de la localisation de l’amygdale

https://studylibfr.com/doc/2373641/amygdale

Innervation du cœur

http://svt.ac-dijon.fr/schemassvt/spip.php?article2498

Phéochromocytomes

https://www.info-radiologie.ch/pheochromocytome.php

Rythme cardiaque personne greffée

http://svt.ac-dijon.fr/schemassvt/IMG/gif/freq_greff.gif

Système limbique, amygdales

https://studylibfr.com/doc/2373641/amygdale

Vidéos montrant les battements de cœur d'embryons de poulet.

https://planet-vie.ens.fr/article/1833/battements-coeur-embryon-poulet

Circuits du stress

http://www.medecine.unige.ch/enseignement/apprentissage/module3/pec/apprentissage/neuroana/stress/stress2.htm

Nom de l’auteur et mail

Eric Sardo
prénom.nom@ac-aix-marseille.fr