Les Sciences - programme de cinquième
Physique-chimie, sciences de la vie et de la Terre, technologie
Leçon 8 - La circulation sanguine et le rôle du cœur
Comment le sang atteint-il chacun de nos organes, et pourquoi doit-il y revenir ?
La circulation sanguine
et le rôle du cœur
Comment le sang atteint-il chacun de nos organes,
et pourquoi doit-il y revenir ?
Série Sciences 5e - huitième cours de l’année · deuxième volet consacré au vivant
Au cours précédent, nous avons établi une chose surprenante : le dioxygène entre dans le corps par un endroit unique, la surface des poumons. Or ce dioxygène est consommé partout, dans le cerveau, dans les muscles des jambes, dans le bout des doigts. Entre le lieu d’entrée et les lieux de consommation, il y a parfois plus d’un mètre de distance.
Le dioxygène ne traverse pas le corps tout seul : dans un tissu vivant, il ne progresse que de quelques dixièmes de millimètre par diffusion. Sans un moyen de transport, un être humain de notre taille serait impossible. Ce moyen de transport existe, il fonctionne sans interruption depuis notre naissance, et son moteur tient dans un poing fermé.
Ce cours répond à une seule grande question : comment le sang parvient-il à desservir chaque organe, et qu’est-ce qui l’oblige à revenir ?
📑 Ce que nous allons découvrir
- Le sang, un liquide qui livre et qui ramasse - de quoi il est fait, ce qu’il transporte
- Le cœur, une double pompe musculaire - quatre cavités, quatre valves, trois temps
- Deux boucles, un seul circuit fermé - la circulation pulmonaire et la circulation générale
- Trois types de vaisseaux, trois métiers - artères, veines et capillaires
- Ce que le sang dépose et ce qu’il emporte - mesurer à l’entrée et à la sortie d’un organe
- Un cœur qui s’adapte, un cœur qu’on entretient - l’effort, l’entraînement, les artères du cœur
Puis : une synthèse générale, deux expériences réalisables à la maison, un quiz de dix questions corrigé, trois exercices de réflexion et un lexique.
Chapitre 1🩸 Le sang, un liquide qui livre et qui ramasse
Un muscle de la cuisse consomme du dioxygène et du glucose à chaque instant. Pourrait-il en garder une réserve chez lui, comme un randonneur remplit son sac avant de partir ? Pour le glucose, un peu : le muscle stocke une petite provision. Pour le dioxygène, presque rien. Un muscle privé d’approvisionnement cesse de fonctionner normalement en quelques minutes, et les cellules du cerveau tiennent encore moins longtemps.
La solution retenue par les êtres vivants de grande taille n’est donc pas le stockage, mais la livraison permanente. Un liquide circule sans arrêt dans tout le corps, passe au ras de chaque cellule, lui laisse ce dont elle a besoin et emporte ce dont elle veut se débarrasser. Ce liquide, c’est le sang.
📘 Définition
Le sang est un liquide qui circule dans des tuyaux fermés, les vaisseaux sanguins. Il assure le transport des substances entre les organes : il apporte le dioxygène et les nutriments, c’est-à-dire les substances utiles issues des aliments, et il emporte le dioxyde de carbone et les autres déchets.
L’ensemble formé par le cœur et les vaisseaux porte le nom d’appareil circulatoire.
De quoi le sang est-il fait ?
Laissons reposer un tube de sang après l’avoir traité pour qu’il ne coagule pas, ou faisons-le tourner très vite dans une centrifugeuse. Le contenu se sépare en deux parties nettement distinctes. En bas s’accumule une masse rouge sombre : ce sont les cellules du sang. Au-dessus surnage un liquide jaune paille, presque transparent : le plasma.
Le plasma représente un peu plus de la moitié du volume, environ 55 %. Il est composé à près de 90 % d’eau, et c’est dans cette eau que voyagent, dissous, le glucose, les acides aminés, les sels minéraux, les hormones et les déchets. Les cellules occupent le reste, environ 45 %, et elles ne se ressemblent pas du tout.
| Composant | Part du volume | Ce qu’il fait |
|---|---|---|
| Plasma liquide jaune paille | environ 55 % | Transporte tout ce qui est dissous : nutriments, déchets, hormones, sels minéraux. Il transporte aussi la chaleur. |
| Hématies ou globules rouges | l’essentiel des 45 % restants | Transportent le dioxygène grâce à l’hémoglobine, une molécule contenant du fer, qui donne au sang sa couleur. |
| Leucocytes ou globules blancs | une faible part | Assurent la défense de l’organisme contre les microbes et les cellules étrangères. |
| Plaquettes | une faible part | Fragments de cellules qui déclenchent la formation du caillot lorsqu’un vaisseau est blessé. |
Un adulte contient environ cinq litres de sang, soit à peu près le contenu de trois grandes bouteilles. Ce volume dépend de la taille et de la corpulence : un élève de 5e en possède nettement moins qu’un adulte de forte carrure.
💡 Le savais-tu ?
Dans un millimètre cube de sang, soit à peine la taille d’une tête d’épingle, se trouvent environ cinq millions d’hématies. En multipliant par les cinq litres du corps entier, nous arrivons à un nombre difficile à imaginer : de l’ordre de vingt-cinq mille milliards d’hématies.
Or chacune ne vit qu’environ 120 jours. Pour maintenir ce stock, la moelle des os en fabrique en permanence : le calcul donne près de deux millions et demi de nouvelles hématies par seconde. Pendant que tu lis cette phrase, ton corps en a produit plusieurs dizaines de millions.
Une couleur qui renseigne
L’hémoglobine change légèrement de teinte selon qu’elle porte ou non du dioxygène. Chargée, elle est d’un rouge vif, presque cerise : c’est le sang qui sort des poumons. Déchargée, elle vire au rouge sombre, tirant vers le bordeaux : c’est le sang qui revient des organes. Cette différence de couleur est réelle et visible.
⚖️ Attention à une idée reçue
« Le sang des veines est bleu, il devient rouge au contact de l’air. »
Le sang est rouge dans tous les vaisseaux : rouge vif ou rouge sombre, mais rouge. Un chirurgien qui ouvre un patient voit des veines rouges. Si les veines paraissent bleutées sous la peau, c’est que celle-ci se comporte comme un filtre : elle ne renvoie pas vers notre œil les mêmes couleurs que celles qui l’ont traversée.
L’habitude de colorier les veines en bleu sur les schémas de manuels a beaucoup contribué à cette confusion. Nous emploierons nous aussi ces deux couleurs dans ce cours, mais elles indiquent la richesse en dioxygène, pas la couleur réelle du liquide.
📜 Histoire vraie - Le mystère des transfusions qui tuaient
Au XIXe siècle, des médecins tentent de sauver des malades ayant perdu beaucoup de sang en leur transfusant celui d’un donneur. Les résultats déconcertent : certains patients guérissent, d’autres meurent en quelques minutes, sans que personne ne comprenne pourquoi. Faute d’explication, la transfusion reste une pratique redoutée.
À Vienne, en 1900, un médecin de trente-deux ans nommé Karl Landsteiner s’intéresse à ce désordre. Il mélange, deux à deux, les sangs de plusieurs de ses collègues et de lui-même, et il observe les résultats. Certains mélanges restent fluides. D’autres forment aussitôt des amas de cellules agglutinées. Ce qui frappe Landsteiner, c’est que ces réactions ne sont pas au hasard : elles suivent une règle. En 1901, il publie la description de trois catégories de sang humain, qu’il nomme A, B et C - cette dernière est aujourd’hui appelée O. Deux de ses élèves, Alfred von Decastello et Adriano Sturli, identifient le quatrième groupe, AB, dès l’année suivante.
Le sang de deux personnes n’est donc pas interchangeable : il faut vérifier la compatibilité avant toute transfusion. Cette découverte a transformé la médecine, mais elle est passée presque inaperçue à l’époque. Landsteiner a reçu le prix Nobel en 1930, près de trente ans après sa publication.
🔬 À observer soi-même
Regarde l’intérieur de ton poignet ou le dos de ta main sous une lumière franche. Les traits bleutés que tu aperçois sont des veines superficielles. Compare leur teinte avec celle d’une petite coupure : le sang qui perle est rouge. Une même substance, deux apparences - parce que dans un cas la peau s’interpose, et dans l’autre non.
📋 Récapitulatif du chapitre 1
- Les organes ne stockent presque pas de dioxygène : ils doivent être approvisionnés en permanence.
- Le sang est le liquide de transport de l’organisme ; il circule dans des vaisseaux fermés.
- Il se compose de plasma (environ 55 % du volume) et de cellules (environ 45 %) : hématies, leucocytes, plaquettes.
- Les hématies transportent le dioxygène grâce à l’hémoglobine.
- Le sang est rouge dans tous les vaisseaux : rouge vif quand il est riche en dioxygène, rouge sombre quand il en est appauvri.
Chapitre 2🫀 Le cœur, une double pompe musculaire
Un liquide ne circule pas de lui-même dans un réseau de tuyaux : il faut quelque chose qui le pousse. Dans notre corps, ce quelque chose est un muscle creux d’environ 300 grammes, à peine plus gros qu’un poing fermé, logé entre les deux poumons et posé sur le diaphragme. Il penche vers la gauche, ce qui explique que nous sentions battre sa pointe de ce côté.
Ce muscle porte un nom particulier : le myocarde. Il ne ressemble ni au biceps ni au muscle de la cuisse. Il se contracte sans que nous ayons à y penser, il ne se fatigue pas comme les autres, et il se contracte selon un rythme qu’il produit lui-même.
📘 Définition
Le cœur est un muscle creux qui met le sang en mouvement. Il est divisé en quatre cavités : deux oreillettes, en haut, qui reçoivent le sang arrivant par les veines, et deux ventricules, en bas, qui le chassent dans les artères.
Une cloison étanche sépare la moitié droite de la moitié gauche : les deux sangs ne se mélangent pas.
Pourquoi parler d’une double pompe ?
Le mot « double » n’est pas une figure de style. Le cœur contient réellement deux pompes accolées, séparées par la cloison, qui travaillent simultanément sans échanger leur contenu. La pompe droite reçoit du sang appauvri en dioxygène et l’expédie vers les poumons. La pompe gauche reçoit du sang qui revient des poumons, rechargé, et l’expédie vers le reste du corps.
Une observation attire l’œil sur la figure 2 : la paroi du ventricule gauche est bien plus épaisse que celle du ventricule droit. Cette différence a une cause mécanique. Le ventricule droit pousse le sang jusqu’aux poumons, tout proches ; le ventricule gauche doit le propulser jusqu’au bout des orteils et jusqu’au sommet du crâne. Il fournit un effort plus grand, et le muscle s’est développé en conséquence.
| Cavité | Elle reçoit le sang… | Elle l’envoie… | État du sang |
|---|---|---|---|
| Oreillette droite | des veines caves, qui viennent de tout le corps | dans le ventricule droit | pauvre en dioxygène |
| Ventricule droit | de l’oreillette droite | dans l’artère pulmonaire, vers les poumons | pauvre en dioxygène |
| Oreillette gauche | des veines pulmonaires, qui viennent des poumons | dans le ventricule gauche | riche en dioxygène |
| Ventricule gauche | de l’oreillette gauche | dans l’aorte, vers tout le corps | riche en dioxygène |
Quatre clapets qui interdisent le retour en arrière
Une pompe qui pousse dans les deux sens ne fait rien avancer. Pour que le sang progresse dans le même sens, le cœur est équipé de quatre valves, sortes de portes souples qui ne s’ouvrent que d’un côté. Deux d’entre elles séparent chaque oreillette de son ventricule ; les deux autres se trouvent à la sortie de chaque ventricule, à l’entrée de la grande artère correspondante.
Lorsque le ventricule se contracte violemment, la pression monte à l’intérieur. La valve d’entrée se plaque et se ferme, la valve de sortie s’ouvre : le sang n’a plus qu’un chemin possible. Ces fermetures brutales produisent un claquement, et c’est précisément ce que nous entendons lorsque nous écoutons un cœur battre. Les deux bruits familiers, souvent transcrits « boum-boum », correspondent à la fermeture de ces deux séries de valves.
Trois temps qui se répètent sans fin
Chaque battement suit le même enchaînement. D’abord, tout est relâché : le sang arrive par les veines et remplit les oreillettes, puis passe dans les ventricules à travers les valves ouvertes. Ce temps de repos dure environ 0,4 seconde. Ensuite, les oreillettes se contractent pendant environ 0,1 seconde et achèvent de remplir les ventricules. Enfin, ces derniers se contractent à leur tour, pendant environ 0,3 seconde, et chassent le sang dans les artères.
Les médecins ont un nom pour chacun de ces états : la systole désigne le temps pendant lequel une cavité se contracte, la diastole celui pendant lequel elle se relâche et se remplit. Le total donne 0,8 seconde, ce qui correspond à 75 battements par minute. Ces durées ne sont pas des constantes universelles : elles se raccourcissent lorsque le cœur accélère, et le temps de repos se réduit alors le premier.
💡 Le savais-tu ?
À 75 battements par minute, le cœur bat 108 000 fois par jour, soit près de 40 millions de fois par an. Depuis ta naissance, il a déjà battu plusieurs centaines de millions de fois, sans une seule interruption.
Comment tient-il ? Regarde de nouveau les durées : sur les 0,8 seconde d’un cycle, le ventricule ne travaille que 0,3 seconde et se relâche pendant 0,5 seconde. Autrement dit, il se repose plus longtemps qu’il ne se contracte. C’est ce court repos, renouvelé à chaque battement, qui rend l’exploit possible.
📜 Histoire vraie - Le calcul qui a renversé quinze siècles de médecine
Jusqu’au XVIIe siècle, l’enseignement médical européen suit les idées transmises depuis Galien, médecin grec du IIe siècle. Selon ce modèle, le sang serait fabriqué par le foie à partir des aliments, puis distribué aux organes qui le consommeraient, comme une huile brûlée dans une lampe. Le sang irait donc dans un seul sens, sans retour.
William Harvey (1578-1657), médecin anglais formé à Padoue, dissèque des cœurs d’animaux pendant des années. Ce qui emporte sa conviction n’est pourtant pas une observation anatomique : c’est un calcul. Il estime la quantité de sang chassée à chaque contraction, la multiplie par le nombre de battements en une heure, et obtient une masse de sang considérable, sans commune mesure avec ce que le corps contient et avec ce que les aliments pourraient fournir. Reprenons ce raisonnement avec les valeurs mesurées aujourd’hui : le cœur chasse environ cinq litres par minute, soit trois cents litres en une heure, alors que le corps n’en contient que cinq.
La conclusion s’impose : le sang n’est pas consommé puis refabriqué, c’est le même sang qui repasse indéfiniment. Harvey publie sa démonstration en 1628, à Francfort, dans un mince ouvrage de dix-sept chapitres, l’Exercitatio anatomica de motu cordis et sanguinis in animalibus. Elle est violemment contestée : un professeur parisien le surnomme « circulator », mot latin qui signifie à la fois celui qui fait circuler et le charlatan de foire. Harvey a pourtant raison, et son livre marque la naissance de la physiologie moderne.
🔬 À observer soi-même
Allonge-toi quelques minutes, puis pose la paume à plat sur le côté gauche de ta cage thoracique, vers le bas. Chez la plupart des personnes, un léger coup se fait sentir à intervalle régulier : c’est la pointe du cœur qui vient buter contre la paroi du thorax à chaque contraction des ventricules.
Garde cette main en place et pose deux doigts de l’autre main sur ton poignet. Les deux sensations arrivent ensemble, ou presque : le battement du poignet suit celui de la poitrine avec un retard trop bref pour être perçu. Tu viens de vérifier par toi-même que le pouls du bras est bien produit par le cœur.
📋 Récapitulatif du chapitre 2
- Le cœur est un muscle creux d’environ 300 grammes, à quatre cavités : deux oreillettes et deux ventricules.
- Une cloison sépare le cœur droit du cœur gauche : les deux sangs ne se mélangent pas.
- La paroi du ventricule gauche est plus épaisse, car il propulse le sang dans tout le corps.
- Quatre valves imposent au sang un sens unique ; leur fermeture produit les bruits du cœur.
- Chaque battement comporte trois temps, pour un total d’environ 0,8 seconde au repos.
- Harvey a démontré en 1628, par le calcul, que le sang circule en circuit fermé.
Chapitre 3🔁 Deux boucles, un seul circuit fermé
Nous savons désormais que le cœur comporte deux pompes séparées. Reste à comprendre où chacune envoie son sang. Suivons une hématie et notons son trajet, en partant de l’oreillette droite.
Elle passe dans le ventricule droit, se fait chasser dans l’artère pulmonaire et arrive au poumon. Là, elle traverse un réseau de vaisseaux minuscules, appelés capillaires, qui longent les alvéoles, se recharge en dioxygène et se débarrasse de son dioxyde de carbone. Elle repart par les veines pulmonaires et rejoint l’oreillette gauche : la première boucle est bouclée.
Elle passe ensuite dans le ventricule gauche, se fait chasser dans l’aorte, la plus grosse artère du corps, et voyage jusqu’à un organe - disons le mollet. Elle y traverse un autre réseau de capillaires, cède son dioxygène, récupère du dioxyde de carbone, puis remonte par le réseau veineux jusqu’aux veines caves, qui la ramènent à l’oreillette droite. La deuxième boucle est bouclée, et tout recommence.
Pourquoi ce détour ? Une seule boucle suffirait si le sang pouvait se recharger en dioxygène n’importe où. Or il n’existe qu’un endroit où l’air rencontre le sang : la surface des poumons. Tout le sang doit donc y passer avant d’être distribué aux organes, ce qui impose un ordre : les poumons d’abord, le reste du corps ensuite. Le retour au cœur entre les deux étapes est précisément ce qui permet d’imposer cet ordre.
📘 Définition
La circulation pulmonaire, aussi appelée petite circulation, conduit le sang du cœur droit aux poumons, puis des poumons au cœur gauche.
La circulation générale, aussi appelée grande circulation, conduit le sang du cœur gauche à tous les autres organes, puis de ces organes au cœur droit.
Une artère est un vaisseau qui part du cœur. Une veine est un vaisseau qui revient au cœur.
Une définition qui ne parle pas de couleur
Relis attentivement les deux dernières phrases de la définition. Une artère se reconnaît au fait qu’elle part du cœur, une veine au fait qu’elle y revient. Il n’est question ni de dioxygène, ni de rouge vif, ni de rouge sombre. Ce détail a des conséquences immédiates.
⚖️ Ne pas confondre
« Les artères transportent le sang riche en dioxygène, les veines le sang pauvre. »
Cette règle fonctionne pour la circulation générale, celle que nous connaissons le mieux.
Dans la circulation pulmonaire, la règle s’inverse. L’artère pulmonaire part du cœur vers les poumons : elle transporte du sang pauvre en dioxygène. Les veines pulmonaires reviennent des poumons au cœur : elles transportent du sang riche en dioxygène.
Retenons donc le critère le plus sûr : le sens du trajet par rapport au cœur.
| Vaisseau | Type | Trajet | Sang transporté |
|---|---|---|---|
| Aorte | artère | du ventricule gauche vers tout le corps | riche en dioxygène |
| Veines caves | veines | du corps vers l’oreillette droite | pauvre en dioxygène |
| Artère pulmonaire | artère | du ventricule droit vers les poumons | pauvre en dioxygène |
| Veines pulmonaires | veines | des poumons vers l’oreillette gauche | riche en dioxygène |
💡 Le savais-tu ?
Un adulte au repos contient environ cinq litres de sang, et son cœur en chasse environ cinq litres par minute. En divisant l’un par l’autre, nous obtenons un résultat frappant : en une minute environ, la totalité du sang a fait le tour du circuit.
Attention toutefois : ce chiffre est une moyenne. Certains trajets sont bien plus courts - celui qui irrigue le cœur lui-même se parcourt en quelques secondes - tandis que d’autres demandent plusieurs minutes. Une hématie particulière ne suit donc pas un horaire régulier.
📜 Histoire vraie - Un manuscrit oublié pendant sept siècles
Selon le modèle de Galien, le sang passait directement du ventricule droit au ventricule gauche à travers des pores invisibles percés dans la cloison. Personne n’avait vu ces pores, mais l’autorité du maître suffisait.
Vers 1242, un médecin né près de Damas et exerçant au Caire, Ibn al-Nafis, rédige un commentaire critique de l’anatomie d’Avicenne. Il y écrit une phrase qui contredit frontalement l’enseignement reçu : il n’existe pas de passage entre les deux cavités, car la substance du cœur y est compacte. Le sang, poursuit-il, doit donc quitter le ventricule droit, se rendre au poumon, s’y transformer, puis rejoindre le cœur gauche. C’est la plus ancienne description connue de la circulation pulmonaire, près de quatre siècles avant Harvey. Ibn al-Nafis suppose même l’existence de passages minuscules reliant l’artère et la veine du poumon, que les instruments de son époque ne permettent pas de voir.
Ce texte n’a pourtant pas transformé la médecine, car il est resté sans écho : les savants européens des siècles suivants n’en ont pas eu connaissance sous une forme qui aurait pu les convaincre. Le manuscrit dort dans une bibliothèque berlinoise jusqu’en 1924, où un médecin égyptien, Muhyi al-Din al-Tatawi, le retrouve et en mesure la portée. L’orientaliste Max Meyerhof le fait connaître au public savant à partir de 1933. Une découverte juste, mais ignorée, ne fait pas avancer la science : c’est aussi ce que raconte cette histoire.
🔬 Exemple concret - le trajet d’un médicament injecté au bras
Une infirmière injecte un médicament dans une veine du pli du coude. L’effet peut se manifester en moins d’une minute. Suivons le trajet, étape par étape, avec ce que nous savons maintenant.
Le produit remonte par les veines du bras, atteint la veine cave supérieure, entre dans l’oreillette droite, passe dans le ventricule droit. De là, il part vers les poumons par l’artère pulmonaire, traverse les capillaires pulmonaires, revient au cœur par les veines pulmonaires, remplit l’oreillette gauche puis le ventricule gauche. Il est alors chassé dans l’aorte et distribué à tous les organes.
Retenons le point qui surprend : un médicament injecté au bras passe par les poumons avant d’atteindre le cerveau, alors que le cerveau est bien plus proche du coude que ne le sont les poumons. Le trajet du sang n’obéit pas à la géographie du corps, mais à l’ordre des deux boucles.
📋 Récapitulatif du chapitre 3
- Le sang parcourt deux boucles successives et traverse le cœur deux fois par tour complet.
- La circulation pulmonaire relie le cœur droit aux poumons, puis les poumons au cœur gauche.
- La circulation générale relie le cœur gauche à tous les autres organes, puis ces organes au cœur droit.
- Une artère part du cœur, une veine y revient : la définition repose sur le sens, pas sur la couleur.
- L’artère pulmonaire transporte du sang pauvre en dioxygène, les veines pulmonaires du sang riche.
- Le circuit est clos : le sang ne quitte pas les vaisseaux.
Chapitre 4🕸️ Trois types de vaisseaux, trois métiers
Jusqu’ici, nous avons parlé de tuyaux comme s’ils étaient tous semblables. Ils ne le sont pas. Un vaisseau qui reçoit de plein fouet le jet du ventricule gauche ne peut pas être construit comme celui qui doit laisser passer le dioxygène jusqu’à une cellule. Trois types de vaisseaux se partagent le travail, et chacun a une paroi adaptée à sa fonction.
📘 Définition
Un capillaire est un vaisseau minuscule dont la paroi ne compte qu’une seule épaisseur de cellules. Les capillaires relient les plus fines artères aux plus fines veines : ils sont le seul endroit du corps où le sang échange avec les organes.
Une paroi qui raconte un métier
L’artère reçoit à chaque battement une bouffée de sang sous forte pression. Sa paroi est épaisse et riche en fibres élastiques : elle se laisse dilater par le flot, puis reprend sa forme et pousse le sang un peu plus loin. C’est cette dilatation rythmique que tu sens sous tes doigts lorsque tu prends ton pouls.
La veine ramène un sang dont la pression a beaucoup baissé. Sa paroi est plus mince, son intérieur plus large, et elle se déforme facilement. Comme la poussée du cœur n’y suffit plus, elle dispose d’un autre dispositif : des replis en forme de nid d’hirondelle, les valvules, disposés le long du trajet. Le sang qui avance vers le cœur les plaque contre la paroi et passe ; le sang qui tenterait de redescendre les remplit et les referme. Ce sont les contractions des muscles voisins, à la marche par exemple, qui poussent alors le sang de valvule en valvule.
Le capillaire, lui, n’a pas besoin d’être solide : il a besoin d’être fin. Sa paroi se réduit à une couche unique de cellules aplaties. Une distance aussi faible permet au dioxygène, au glucose et au dioxyde de carbone de la traverser.
| Artère | Veine | Capillaire | |
|---|---|---|---|
| Sens du trajet | elle s’éloigne du cœur | elle revient au cœur | il traverse l’organe |
| Paroi | épaisse, élastique et musclée | mince, souple | une seule épaisseur de cellules |
| Pression du sang | élevée, saccadée | faible, régulière | faible |
| Dispositif particulier | élasticité de la paroi | valvules anti-retour | finesse extrême |
| Échanges avec l’organe | non | non | oui, uniquement là |
💡 Le savais-tu ?
Les capillaires les plus fins sont si étroits qu’une hématie ne peut pas y passer en gardant sa forme habituelle de disque. Elle se plie, s’allonge, se faufile en file indienne, puis reprend sa forme une fois le passage franchi. C’est une contrainte, mais aussi un avantage : ainsi comprimée contre la paroi, elle est au plus près des cellules qu’elle doit servir.
Pourquoi le sang ralentit-il autant ?
Voici un fait qui déconcerte au premier abord. Dans l’aorte, le sang file à environ 30 centimètres par seconde. Dans les capillaires, il avance moins vite qu’un millimètre par seconde - des centaines de fois plus lentement. Pourtant, la même quantité de sang traverse les deux endroits chaque minute : rien ne se perd en route, puisque le circuit est fermé.
L’explication tient à une comparaison familière. Une rivière étroite coule vite ; là où son lit s’élargit, la même quantité d’eau s’étale et ralentit. L’aorte est un tuyau unique de la largeur d’un pouce. Les capillaires sont des milliards de tuyaux minuscules : pris ensemble, ils offrent une section totale immense, incomparablement plus grande que celle de l’aorte. Le sang qui s’y engage se répartit et ralentit d’autant.
Ce ralentissement n’est pas un défaut du système : c’est sa raison d’être. Un liquide qui traverse un organe à toute allure n’a pas le temps de lui céder quoi que ce soit. En ralentissant dans les capillaires, le sang se donne le temps des échanges.
🧵 Fil rouge avec le cours précédent
Au cours no 7, nous avons rencontré Marcello Malpighi, qui observa en 1661 au microscope les capillaires du poumon d’une grenouille. Nous savons maintenant pourquoi cette observation comptait tant : Harvey avait démontré par le calcul que le sang revenait au cœur, mais personne n’avait vu par où il passait entre les artères et les veines. Malpighi a montré le chaînon manquant. La démonstration de Harvey attendait cette image depuis trente-trois ans, et son auteur était mort quatre ans plus tôt.
📜 Histoire vraie - Une colonne de sang de deux mètres et demi
Au début du XVIIIe siècle, personne ne sait mesurer la force avec laquelle le cœur pousse le sang. Stephen Hales (1677-1761), pasteur anglais et naturaliste passionné, décide de la mesurer directement. Son raisonnement est simple : si le sang est un liquide, il obéit aux lois des liquides, et il montera dans un tube vertical d’autant plus haut que la pression est forte.
Un mois de décembre, dans son presbytère de Teddington, il installe donc un long tube de verre relié à une artère de la cuisse d’une vieille jument destinée à l’abattage. Puis il libère le passage. Le sang grimpe dans le tube et se stabilise à huit pieds et trois pouces au-dessus du niveau du cœur, soit environ 2,51 mètres. Détail décisif : à chaque battement, la colonne monte puis redescend de cinq à dix centimètres. Hales vient de rendre visible ce que nos doigts perçoivent en prenant le pouls.
Ses résultats paraissent en 1733 dans un ouvrage intitulé Haemastaticks. Cette expérience serait aujourd’hui conduite tout autrement : Hales lui-même a cessé ce type de travaux après cette publication, et les instruments modernes mesurent la pression sans blesser personne. Il reste qu’à partir de ce jour, la pression du sang est devenue une grandeur mesurable, avec un nombre, et non plus une force mystérieuse.
🔬 À observer soi-même
Laisse pendre un bras le long du corps et lève l’autre bien au-dessus de ta tête. Attends une trentaine de secondes, puis regarde le dos de tes deux mains l’un après l’autre.
Sur la main baissée, les veines forment des reliefs nets ; sur la main levée, elles ont presque disparu. Rien n’a changé dans ton corps, sinon la hauteur des deux mains. Les veines sont si souples qu’elles se remplissent quand le sang doit remonter contre la pesanteur, et se vident quand celle-ci l’aide à revenir au cœur. Une artère, dont la paroi est épaisse et rigide, ne se laisserait pas déformer ainsi.
📋 Récapitulatif du chapitre 4
- Les artères ont une paroi épaisse et élastique, adaptée à une pression forte et saccadée.
- Les veines ont une paroi mince et des valvules qui interdisent au sang de redescendre.
- Les capillaires ont une paroi d’une seule épaisseur de cellules : les échanges se font uniquement là.
- La section totale des capillaires est énorme ; le sang y ralentit fortement.
- Ce ralentissement laisse le temps aux échanges de se produire.
Chapitre 5📊 Ce que le sang dépose et ce qu’il emporte
Nous affirmons depuis le début de ce cours que le sang livre et ramasse. Comment le prouver ? Il n’est pas possible d’observer une molécule de glucose franchir la paroi d’un capillaire. En revanche, une méthode simple permet de conclure, et elle mérite d’être comprise, car les scientifiques l’emploient dans des domaines très éloignés de la biologie.
Cette méthode consiste à comparer l’entrée et la sortie. Prélevons du sang dans l’artère qui alimente un muscle, puis dans la veine qui en ressort, et analysons les deux échantillons. Si une substance est moins abondante à la sortie, le muscle en a prélevé. Si elle y est plus abondante, le muscle en a rejeté. Si sa quantité est inchangée, le muscle ne l’a ni prise ni produite.
| Substance | Sang entrant artère | Sang sortant veine | Différence | Interprétation |
|---|---|---|---|---|
| Dioxygène | 20 mL | 15 mL | − 5 mL | le muscle en a prélevé |
| Glucose | 90 mg | 87 mg | − 3 mg | le muscle en a prélevé |
| Dioxyde de carbone | 50 mL | 54 mL | + 4 mL | le muscle en a rejeté |
📘 Définition
Un nutriment est une substance simple, issue de la digestion des aliments, que le sang transporte jusqu’aux organes et que ceux-ci utilisent. Le glucose en est le principal exemple.
Un déchet est une substance produite par le fonctionnement d’un organe, dont celui-ci doit se débarrasser. Le dioxyde de carbone et l’urée en sont deux exemples.
Le muscle en activité : les mêmes échanges, en plus intense
Refaisons ces mesures pendant que le muscle travaille. Le sens des échanges reste identique : le muscle prend du dioxygène et du glucose, il rejette du dioxyde de carbone. Ce sont les quantités qui changent, et l’écart est considérable. Les documents scolaires les plus courants indiquent un prélèvement de l’ordre de 16 à 18 millilitres de dioxygène pour 100 millilitres de sang, contre 5 au repos : le muscle en activité prend trois à quatre fois plus, et il ne laisse presque rien dans le sang qui repart.
Retenons la logique : un organe plus actif consomme davantage, donc il vide plus complètement le sang qui le traverse. Le chapitre suivant montrera la seconde réponse de l’organisme : augmenter la quantité de sang envoyée.
💡 Le savais-tu ?
Regarde le tableau 5 avec l’œil d’un sceptique. Le glucose passe de 90 à 87 milligrammes : à peine trois millièmes de gramme de différence. Est-ce vraiment significatif ?
Faisons le calcul avec le dioxygène, plus parlant encore. Chaque tranche de 100 millilitres de sang cède 5 millilitres de dioxygène. Or le cœur envoie environ 5 000 millilitres de sang par minute, soit cinquante tranches de 100 millilitres. En supposant que l’ensemble des organes prélève à ce rythme, cela représente environ 250 millilitres de dioxygène consommés chaque minute par le corps entier, au repos - une valeur proche de celle que mesurent réellement les physiologistes.
Un écart minuscule, répété des dizaines de fois par minute, sans interruption jour et nuit : voilà comment de très petites différences produisent de très grands effets.
Chaque organe a sa spécialité
Tous les organes prennent du dioxygène et rejettent du dioxyde de carbone : cela leur est commun. En revanche, chacun ajoute à ce bilan un échange qui lui est propre, et c’est ce qui permet aux organes de se rendre service mutuellement par l’intermédiaire du sang.
| Organe | Il prend au sang | Il rend au sang |
|---|---|---|
| Poumon | du dioxyde de carbone | du dioxygène |
| Intestin grêle | du dioxygène | des nutriments issus de la digestion |
| Muscle | du dioxygène, du glucose | du dioxyde de carbone, de la chaleur |
| Rein | du dioxygène, l’urée et l’excès d’eau et de sels | un sang débarrassé de ces déchets |
| Foie | du dioxygène, du glucose lorsqu’il y en a trop | du glucose lorsqu’il en manque |
La dernière ligne de ce tableau mérite un arrêt. Le foie ne se contente pas de consommer : selon les circonstances, il retire du glucose du sang ou lui en restitue. Cette découverte a bouleversé la biologie du XIXe siècle.
📜 Histoire vraie - Le foie qui fabriquait du sucre
Vers 1848, le physiologiste français Claude Bernard (1813-1878) tient pour acquis, comme ses contemporains, que les animaux consomment le sucre venu des aliments et que seules les plantes savent en produire. Pour vérifier où ce sucre disparaît, il applique précisément la méthode de ce chapitre : il compare le sang qui entre dans le foie et celui qui en sort.
Le résultat le déconcerte. Le sang qui quitte le foie contient plus de sucre que celui qui y entrait - et cela reste vrai chez des animaux nourris exclusivement de viande. Bernard soupçonne alors que le foie en fabrique. Pour l’établir, il conçoit en 1855 l’expérience dite du foie lavé : il rince abondamment un foie prélevé jusqu’à ce que le liquide qui en sort ne contienne plus trace de sucre, puis il laisse l’organe reposer. Le lendemain, le foie s’est de nouveau chargé de sucre en abondance. La conclusion est inévitable : le foie contient une réserve capable de se transformer en sucre. Bernard l’isole en 1857 et la nomme glycogène, ce qui signifie « qui engendre du sucre ».
Une nuance mérite d’être signalée, car elle enseigne quelque chose sur la science elle-même. Les méthodes de dosage de Claude Bernard ne détectaient pas les faibles quantités de sucre : il en a conclu qu’il n’y en avait pas du tout à l’entrée du foie, ce qui l’a conduit à surestimer la portée de son résultat. Sa méthode était juste, sa conclusion principale était juste, et un détail de son interprétation était pourtant faux - parce que ses instruments ne voyaient pas assez fin.
🔬 À observer soi-même
Par temps frais, commence par constater que tes mains sont froides. Fais alors travailler tes jambes pendant deux ou trois minutes : monte un escalier, cours sur place. Repose-toi, puis touche de nouveau tes mains.
Elles se sont réchauffées, alors qu’elles n’ont pas travaillé. La chaleur a été produite dans les muscles des jambes, puis emportée par le sang qui les traversait, et distribuée au reste du corps. Le tableau 6 mentionnait cette ligne discrète : le muscle rend au sang de la chaleur. Tes mains viennent de la recevoir.
📋 Récapitulatif du chapitre 5
- Comparer la composition du sang à l’entrée et à la sortie d’un organe révèle ce qu’il prélève et ce qu’il rejette.
- Tout organe prélève du dioxygène et des nutriments, et rejette du dioxyde de carbone.
- Les écarts mesurés sont faibles, mais la quantité de sang qui passe les multiplie considérablement.
- Un organe en activité prélève beaucoup plus qu’au repos.
- Certains organes rendent au sang une substance utile aux autres : les poumons du dioxygène, l’intestin des nutriments, le foie du glucose.
Chapitre 6🏃 Un cœur qui s’adapte, un cœur qu’on entretient
Monte quatre étages en courant, puis pose deux doigts sur ton poignet. Le contraste avec l’état de repos saute aux yeux : le cœur bat plus vite, plus fort, et il met plusieurs minutes à retrouver son rythme. Le chapitre 5 nous a montré la première réponse de l’organisme à l’effort - les muscles vident plus complètement le sang qui les traverse. Voici la seconde : leur en envoyer davantage.
Deux réglages, un seul résultat
La quantité de sang chassée par le cœur en une minute dépend de deux nombres seulement, et l’organisme peut agir sur les deux. Le premier est la fréquence cardiaque, c’est-à-dire le nombre de battements par minute. Le second est le volume de sang expulsé à chaque battement. Multiplions l’un par l’autre, et nous obtenons le débit cardiaque.
📘 Définition
Le débit cardiaque est le volume de sang que le cœur envoie dans le circuit en une minute. Il se calcule ainsi :
débit cardiaque = fréquence cardiaque × volume chassé à chaque battement
Au repos, chez un adulte : environ 70 battements par minute × 70 millilitres, soit près de 5 litres par minute.
Observe la figure 8 et fais le calcul toi-même. Au repos : 70 × 70 millilitres, soit 4,9 litres par minute. À l’effort : 150 × 110 millilitres, soit 16,5 litres par minute. Le débit a été multiplié par plus de trois, alors que la fréquence n’a été multipliée que par deux : les deux réglages se combinent, et leurs effets se multiplient au lieu de s’additionner. Lors d’un effort maximal, le débit d’un adulte peut atteindre une vingtaine de litres par minute.
Cette adaptation ne s’arrête pas là. Le corps modifie aussi la répartition du sang : pendant l’effort, les vaisseaux des muscles s’élargissent tandis que ceux de certains organes moins sollicités se resserrent. Le cerveau, lui, conserve son irrigation. Le sang disponible est donc redirigé vers les organes qui en ont le plus besoin sur le moment.
| Âge | Battements par minute, au repos |
|---|---|
| Nourrisson | de 90 à 150 environ |
| Enfant de 6 à 10 ans | de 70 à 110 environ |
| Adolescent et adulte | de 60 à 100 environ |
| Adulte entraîné en endurance | souvent de 50 à 60 |
💡 Le savais-tu ?
Le cœur d’un adulte qui pratique régulièrement une activité d’endurance bat souvent plus lentement au repos que celui d’une personne sédentaire. Ce résultat paraît contraire à l’intuition : l’entraînement ne devrait-il pas accélérer le cœur ?
La formule du débit donne la réponse. À force de travailler, le muscle cardiaque devient capable de chasser davantage de sang à chaque battement. Puisque le corps au repos a besoin des mêmes cinq litres par minute, et que chaque battement en fournit plus, il en faut moins : le cœur ralentit. Un cœur lent au repos est le signe d’un cœur efficace, non d’un cœur paresseux.
Le cœur a besoin d’être irrigué lui aussi
Le myocarde est un muscle, et comme tout muscle il consomme du dioxygène et du glucose. Il baigne pourtant dans le sang à longueur de journée : ne pourrait-il pas se servir directement dans ses propres cavités ? Non - nous avons établi au chapitre 4 que les échanges ne se font que dans les capillaires, et non à travers la paroi épaisse d’une cavité. Le cœur possède donc son propre réseau d’irrigation : les artères coronaires, qui naissent à la base de l’aorte et courent à la surface du muscle avant d’y pénétrer.
Ce réseau est indispensable, et il est vulnérable. Au fil des années, un dépôt riche en graisses, appelé plaque d’athérome, peut s’accumuler dans la paroi d’une artère et réduire le passage. Tant que le rétrécissement reste modéré, le sang passe encore, quoique moins facilement. Mais si la surface de la plaque se fissure, le sang entre en contact avec son contenu et un caillot se forme, qui peut fermer complètement le vaisseau.
La suite est mécanique. Les cellules du myocarde situées en aval du bouchon ne reçoivent plus de sang, donc plus de dioxygène, et elles cessent de fonctionner en peu de temps. C’est l’infarctus du myocarde, que le langage courant appelle crise cardiaque. C’est une urgence : plus vite l’artère est débouchée, moins la zone détruite est étendue.
⚖️ Ce que la science établit, et ce qu’elle n’établit pas
Certains éléments augmentent la probabilité de former des plaques : le tabac, une pression artérielle élevée durablement, un taux de cholestérol élevé, le diabète, l’absence prolongée d’activité physique. L’âge et l’hérédité comptent également.
Ces éléments modifient une probabilité ; ils ne déterminent pas un destin individuel. Une personne exposée peut ne rien développer, une autre peu exposée peut être touchée. Un cours de sciences décrit des mécanismes et des tendances mesurées ; il ne juge pas les personnes.
📜 Histoire vraie - Le médecin qui s’est introduit une sonde jusqu’au cœur
En 1929, dans un hôpital d’Eberswalde, près de Berlin, un jeune médecin de vingt-cinq ans nommé Werner Forssmann réfléchit à un problème : comment examiner un cœur de l’intérieur ? À cette époque, les médecins ne disposent que de l’auscultation, de la radiographie et de l’électrocardiogramme. Forssmann est convaincu qu’une fine sonde introduite dans une veine du bras pourrait remonter jusqu’au cœur. Ses supérieurs refusent : le geste leur paraît trop dangereux, car ils redoutent qu’une sonde ne provoque un arrêt du cœur.
Forssmann passe outre. Il s’anesthésie le pli du coude, introduit une sonde souple dans sa propre veine et la pousse sur soixante-cinq centimètres. Puis il marche jusqu’au service de radiologie, où le cliché montre l’extrémité de la sonde logée dans son oreillette droite. Elle avait donc suivi le trajet des veines caves - celui-là même que décrit notre chapitre 3.
Sa hiérarchie le renvoie, la profession condamne son imprudence, et il abandonne la cardiologie pour une autre spécialité. Sa publication de novembre 1929 est pourtant lue par deux médecins travaillant à New York, André Cournand et Dickinson Richards, qui perfectionnent la méthode et en font un outil de diagnostic. En 1956, le prix Nobel de médecine récompense les trois hommes ensemble. Le cathétérisme cardiaque est aujourd’hui un geste courant : c’est ainsi que l’on débouche une artère coronaire lors d’un infarctus.
🔬 Exemple concret - deux cœurs, un même travail
Comparons deux adultes au repos. Le cœur de Nadia bat 75 fois par minute et chasse 68 millilitres par battement : son débit est de 75 × 68 = 5 100 millilitres par minute, soit environ 5,1 litres. Celui de Bruno, qui court plusieurs fois par semaine depuis des années, bat 55 fois par minute mais chasse 93 millilitres : son débit est de 55 × 93 = 5 115 millilitres, soit lui aussi environ 5,1 litres.
Deux cœurs très différents, un résultat quasiment identique. C’est logique : au repos, les deux organismes ont les mêmes besoins, donc le débit doit être le même. Ce qui distingue Bruno, ce n’est pas le débit qu’il produit au repos, c’est la réserve dont il dispose lorsqu’il faut l’augmenter.
📋 Récapitulatif du chapitre 6
- Le débit cardiaque est le produit de la fréquence par le volume chassé à chaque battement.
- Lors d’un effort, ces deux grandeurs augmentent ; leurs effets se multiplient.
- Le sang est aussi redistribué vers les organes qui travaillent le plus.
- Un cœur entraîné chasse plus de sang par battement, donc il bat plus lentement au repos.
- Les artères coronaires irriguent le muscle cardiaque lui-même.
- Leur obstruction prive une zone du myocarde de dioxygène : c’est l’infarctus.
Synthèse🧭 L’essentiel du cours en huit idées
Reprenons le chemin parcouru. La question de départ était celle-ci : comment le dioxygène entré par les poumons parvient-il jusqu’à une cellule du gros orteil ? Voici la réponse complète, en huit propositions enchaînées.
| No | Idée | Pourquoi elle découle de la précédente |
|---|---|---|
| 1 | Les organes consomment sans cesse et ne stockent presque rien. | Point de départ : sans livraison continue, la vie cesse. |
| 2 | Un liquide, le sang, assure cette livraison. | Il faut un porteur capable d’atteindre tous les organes. |
| 3 | Un muscle creux, le cœur, met ce liquide en mouvement. | Un liquide ne se déplace pas seul dans des tuyaux. |
| 4 | Des valves imposent au sang un sens unique. | Une pompe qui pousse dans les deux sens ne fait rien avancer. |
| 5 | Le circuit comporte deux boucles : poumons et reste du corps. | Le sang doit se recharger avant d’être redistribué. |
| 6 | Trois types de vaisseaux se partagent le travail. | Résister à la pression, revenir sans pression, et échanger sont trois métiers différents. |
| 7 | Les échanges se font uniquement dans les capillaires, où le sang ralentit. | Il faut une paroi très fine et du temps de contact. |
| 8 | Le débit s’ajuste aux besoins du moment. | Les besoins d’un muscle qui court dépassent ceux d’un muscle au repos. |
🧵 Où ce cours nous conduit-il ?
Le tableau 6 mentionnait que l’intestin grêle rend au sang des nutriments issus de la digestion. Nous avons admis cette phrase sans l’expliquer : d’où viennent ces nutriments, comment un morceau de pain devient-il du glucose transportable ? C’est le sujet du prochain cours, consacré à la digestion. Le sang y jouera de nouveau son rôle de transporteur, mais cette fois nous regarderons ce qu’il vient chercher.
Travaux pratiques🔬 Deux expériences à faire chez soi
Les deux expériences qui suivent se réalisent sans matériel de laboratoire. La seconde est la reproduction directe d’une expérience publiée en 1628.
🔬 Expérience 1 - Mesurer son cœur au repos, à l’effort et en récupération
Ce dont tu as besoin : une montre affichant les secondes, et de quoi noter.
Protocole :
- Assieds-toi et reste calme pendant cinq minutes. Pose l’index et le majeur sur la face interne du poignet, du côté du pouce, jusqu’à sentir le battement. N’emploie pas ton pouce : il possède son propre pouls, ce qui fausse le comptage.
- Compte les battements pendant 30 secondes, puis multiplie par deux : tu obtiens ta fréquence cardiaque au repos, en battements par minute.
- Fais un effort modéré pendant deux minutes : monte et descends une marche, ou cours sur place. Arrête-toi si tu ressens une gêne.
- Mesure aussitôt ta fréquence, puis de nouveau après 1 minute, 3 minutes et 5 minutes de repos.
| Moment de la mesure | Battements en 30 s | Fréquence (par minute) |
|---|---|---|
| Au repos, avant l’effort | ||
| Juste après l’effort | ||
| Après 1 minute de repos | ||
| Après 3 minutes de repos | ||
| Après 5 minutes de repos |
Ce qu’il faut chercher dans tes résultats : l’écart entre le repos et l’effort, bien sûr, mais surtout la vitesse du retour au calme. Note aussi que ce que tu comptes au poignet est la dilatation d’une artère sous la poussée du sang : tu mesures le cœur en touchant ton bras.
🔬 Expérience 2 - Rendre visibles les valvules d’une veine
Ce dont tu as besoin : ton avant-bras et une bonne lumière. Cette expérience est celle que William Harvey a publiée en 1628, dans une version sans garrot.
Protocole :
- Laisse pendre ton bras le long du corps pendant une minute, main ouverte et détendue. Les veines du dos de la main et de l’avant-bras deviennent plus visibles.
- Pose l’index de l’autre main sur une veine bien apparente, sans appuyer fort : assez pour la bloquer, pas assez pour faire mal.
- Sans relâcher, glisse un doigt de l’autre main le long de la veine, en poussant le sang vers le coude sur deux ou trois centimètres. Retire ce second doigt, en maintenant le premier en place.
- Observe le segment de veine que tu viens de vider.
Ce que tu observes : le segment vidé reste plat tant que ton doigt bloque le passage, alors même que du sang se trouve juste au-dessus, en direction du coude. Ce sang pourrait redescendre : il ne le fait pas.
Ce que cela démontre : quelque chose l’en empêche à l’intérieur du vaisseau - les valvules. Relâche ton doigt : la veine se remplit aussitôt, mais par le bas, du côté de la main. Le sang veineux ne circule que dans un sens, vers le cœur. Harvey a tiré de cette simple observation l’un des arguments de sa démonstration.
Évaluation❓ Quiz - dix questions
Réponds sans revenir en arrière, puis compare avec le corrigé. Une seule réponse est correcte à chaque fois.
1. Quelle proportion du volume du sang le plasma représente-t-il ?
- a. environ 15 %
- b. environ 35 %
- c. environ 55 %
- d. environ 85 %
2. Que transportent les hématies ?
- a. les nutriments
- b. le dioxygène
- c. les déchets uniquement
- d. les hormones
3. Pourquoi la paroi du ventricule gauche est-elle plus épaisse que celle du ventricule droit ?
- a. parce qu’il contient davantage de sang
- b. parce qu’il doit propulser le sang dans tout le corps
- c. parce qu’il bat plus souvent
- d. parce qu’il est plus proche des poumons
4. À quoi correspondent les bruits du cœur ?
- a. au choc du cœur contre les côtes
- b. au passage du sang dans les artères
- c. à la fermeture des valves
- d. à la contraction des oreillettes
5. Quel vaisseau part du ventricule droit ?
- a. l’aorte
- b. la veine cave
- c. l’artère pulmonaire
- d. la veine pulmonaire
6. Quel sang l’artère pulmonaire transporte-t-elle ?
- a. un sang riche en dioxygène
- b. un sang pauvre en dioxygène
- c. un sang sans hématies
- d. cela dépend du moment de la journée
7. Où se produisent les échanges entre le sang et les organes ?
- a. dans les artères
- b. dans les veines
- c. dans les capillaires
- d. dans les quatre cavités du cœur
8. Pourquoi le sang ralentit-il fortement dans les capillaires ?
- a. parce que le cœur pousse moins fort à cet endroit
- b. parce que la section totale des vaisseaux y est énorme
- c. parce que le sang y devient plus épais
- d. parce que les valvules le freinent
9. Le sang qui sort d’un muscle au repos contient 15 mL de dioxygène pour 100 mL, contre 20 mL à l’entrée. Qu’en conclure ?
- a. le muscle a rejeté du dioxygène
- b. le muscle a prélevé 5 mL de dioxygène
- c. le muscle n’a rien échangé
- d. la mesure est erronée
10. Un adulte entraîné en endurance a souvent une fréquence cardiaque basse au repos. Pourquoi ?
- a. son sang circule plus lentement
- b. son corps a besoin de moins de dioxygène
- c. son cœur chasse davantage de sang à chaque battement
- d. ses artères sont plus étroites
✅ Corrigé commenté
- c. Le plasma occupe environ 55 % du volume, les cellules environ 45 %.
- b. Les hématies transportent le dioxygène grâce à l’hémoglobine. Les nutriments et les hormones voyagent dissous dans le plasma.
- b. Le ventricule droit envoie le sang aux poumons, tout proches ; le gauche doit atteindre les extrémités du corps. Les deux ventricules contiennent des volumes comparables et battent au même rythme : les réponses a et c sont donc à écarter.
- c. Les deux bruits correspondent à la fermeture des deux séries de valves.
- c. L’artère pulmonaire part du ventricule droit vers les poumons. L’aorte part du ventricule gauche.
- b. Elle conduit aux poumons le sang qui revient du corps : il n’a pas encore été rechargé. C’est le contre-exemple qui interdit de définir une artère par la couleur de son sang.
- c. Seule la paroi des capillaires, épaisse d’une cellule, permet le passage des substances.
- b. Le débit reste le même partout, mais il se répartit entre des milliards de tuyaux : la vitesse baisse d’autant. Le ralentissement est utile, car il laisse le temps aux échanges.
- b. Une substance moins abondante à la sortie a été prélevée par l’organe ; la différence donne la quantité prélevée.
- c. Le débit nécessaire au repos reste le même ; puisque chaque battement fournit davantage, il en faut moins par minute.
Pour aller plus loin🧠 Trois exercices de réflexion
Exercice 1 - Le poisson et le mammifère
Chez un poisson, le cœur ne comporte qu’une oreillette et un ventricule. Le sang quitte le cœur, traverse les branchies où il se charge en dioxygène, puis se rend directement aux organes avant de revenir au cœur. Il ne repasse donc pas par le cœur entre les branchies et les organes.
Sachant qu’un liquide perd de la pression en traversant un réseau de capillaires, indique un inconvénient de cette organisation par rapport à celle des mammifères. Rédige ta réponse en deux ou trois phrases.
Exercice 2 - Une lecture de tableau
Voici des mesures effectuées sur 100 millilitres de sang entrant et sortant d’un organe non identifié, chez une personne au repos.
| Substance | Sang entrant | Sang sortant |
|---|---|---|
| Dioxygène | 20 mL | 18 mL |
| Glucose | 90 mg | 90 mg |
| Urée | 30 mg | 12 mg |
a. Quelles substances cet organe prélève-t-il ? b. Quelle substance n’est ni prélevée ni rejetée ? c. Parmi les organes du tableau 6, lequel correspond le mieux à ces mesures ? Justifie.
Exercice 3 - Un calcul de débit
Le cœur d’Élise bat 80 fois par minute au repos et chasse 65 millilitres de sang à chaque battement.
a. Calcule son débit cardiaque en millilitres par minute, puis convertis-le en litres par minute.
b. Pendant un effort, sa fréquence atteint 160 battements par minute et le volume chassé passe à 100 millilitres. Calcule le nouveau débit.
c. Par combien le débit a-t-il été multiplié ? Compare ce nombre au facteur de multiplication de la seule fréquence, et explique l’écart.
✅ Corrigé des exercices
Exercice 1. Chez le poisson, le sang traverse deux réseaux de capillaires à la suite - d’abord ceux des branchies, ensuite ceux des organes - sans repasser par la pompe entre les deux. Il aborde donc les organes avec une pression déjà fortement réduite, ce qui limite la vitesse à laquelle il peut les irriguer. Chez le mammifère, le sang revient au cœur après les poumons et repart sous une pression élevée : le circuit dispose en quelque sorte d’une seconde impulsion.
Exercice 2. a. L’organe prélève du dioxygène (20 → 18 mL) et de l’urée (30 → 12 mg). b. Le glucose reste à 90 mg : il n’a été ni prélevé ni rejeté par cet organe. c. Le rein correspond à ces mesures : comme tout organe il consomme du dioxygène, et sa fonction propre consiste à retirer l’urée du sang. Un muscle aurait aussi prélevé du glucose, ce qui n’est pas le cas ici.
Exercice 3. a. 80 × 65 = 5 200 millilitres par minute, soit 5,2 litres par minute. b. 160 × 100 = 16 000 millilitres par minute, soit 16 litres par minute. c. 16 000 ÷ 5 200 ≈ 3,1 : le débit a été multiplié par un peu plus de trois, alors que la fréquence n’a été multipliée que par deux. L’écart vient du volume chassé à chaque battement, qui a lui aussi augmenté : les deux facteurs se multiplient l’un par l’autre.
Annexe📖 Lexique
Cours no 8 de la série Sciences 5e
Document à usage familial et pédagogique privé.