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Le cœur, les poumons, le sang : le corps à l'effort
Expliquer comment le dioxygène arrive jusqu'au muscle et pourquoi le cœur et la respiration s'accélèrent à l'effort.
Ce que tu sauras faire à la fin
- Décrire le trajet de l'air et nommer les deux gaz échangés dans les poumons.
- Nommer le rôle du cœur et décrire le trajet du dioxygène jusqu'au muscle.
- Lire un tableau de mesures et calculer ce que le muscle prélève.
- Expliquer pourquoi la respiration et le cœur s'accélèrent pendant un effort.
Séance 1
L'air entre, le dioxygène passe dans le sang
Objectif : Décrire le trajet de l'air et nommer les deux gaz échangés dans les poumons.
La situation
Chantier d'espaces verts. Vanessa Renard, 22 ans, et Kevin Ferreira, 23 ans, ouvriers paysagistes en CDI, déchargent des sacs de terreau depuis le camion.
Au bout de dix minutes, Kevin s'arrête. « Je suis essoufflé, je respire à fond. »
Monsieur Cazals, leur chef d'équipe, lui répond : « C'est normal. Tes muscles ont besoin de plus de dioxygène. »
Kevin ne voit pas le rapport entre ses bras qui portent et sa respiration.
DOC. 1 — Le trajet de l'air
Description écrite du document
Schéma en noir et blanc. À gauche, un buste vu de face, sans visage. À l'intérieur, le trajet de l'air est dessiné et légendé en quatre étapes : le nez et la bouche en haut, puis la trachée, un conduit vertical qui descend au milieu, puis les bronches, deux conduits qui partent vers les deux poumons et s'y divisent en conduits de plus en plus fins, puis les alvéoles au bout de ces conduits. À droite, un encart carré agrandit une seule alvéole : un sac rond entouré d'un vaisseau sanguin. Deux flèches traversent la paroi entre les deux, en sens opposés. La première va de l'alvéole vers le vaisseau et porte la mention : le dioxygène passe dans le sang. La seconde va du vaisseau vers l'alvéole et porte la mention : le dioxyde de carbone passe dans l'air.
L'air entre par le nez et la bouche. Il descend par la trachée, puis passe dans les bronches, qui se divisent en conduits de plus en plus fins.
Au bout de ces conduits se trouvent de tout petits sacs, les alvéoles. C'est dans les alvéoles que le dioxygène passe dans le sang.
La paroi des alvéoles est très fine et le sang circule tout autour. Parce que cette paroi est fine, le dioxygène passe de l'air vers le sang, et le dioxyde de carbone passe du sang vers l'air. Il repart quand on expire.
Le dioxyde de carbone est un déchet produit par les cellules. Pendant l'effort, les muscles en produisent davantage. Le sang le transporte jusqu'aux poumons et il est rejeté quand on expire.
Source : RespiFIL, « Fonction pulmonaire », respifil.fr, consulté en août 2026. Illustration générée par IA.
1. À partir du document 1 :
| Élément | Numéro |
|---|---|
| Les bronches | |
| Le nez et la bouche | |
| Les alvéoles | |
| La trachée |
Un indice
Le trajet est dessiné de haut en bas sur le document 1, et chaque étape porte son étiquette.
Le corrigé
- 1. Le nez et la bouche.
- 2. La trachée.
- 3. Les bronches.
- 4. Les alvéoles.
Explication
La démarche
Suivre l'air de l'extérieur vers l'intérieur, du conduit le plus large au plus fin. C'est comme un tuyau d'arrosage qui se divise en petits goutteurs : un gros conduit, puis des branches, puis des extrémités minuscules.
L’erreur fréquente
Placer les alvéoles avant les bronches. Les alvéoles se trouvent au bout du trajet, pas au début.
Un indice
Les deux flèches de l'encart du document 1 portent chacune leur mention.
Le corrigé
- De l'air vers le sang : le dioxygène.
- Du sang vers l'air : le dioxyde de carbone.
Explication
La démarche
Deux gaz, deux sens opposés, au même endroit. L'un entre dans le sang, l'autre en sort. Les deux flèches de l'encart montrent ces deux sens.
L’erreur fréquente
Intervertir les deux gaz. Le dioxygène est celui dont le corps a besoin ; le dioxyde de carbone est celui dont il se débarrasse.
Un indice
Le dernier paragraphe du document 1 dit d'où vient le dioxyde de carbone et ce que le corps en fait.
Le corrigé
- Le dioxyde de carbone est produit par les cellules. Le corps doit l'évacuer. Le sang le transporte jusqu'aux poumons et il est rejeté quand on expire.
Explication
La démarche
Dire d'abord d'où vient le dioxyde de carbone, puis ce que le corps en fait. Le mot déchet désigne ce que le corps produit et dont il n'a pas besoin.
L’erreur fréquente
Croire que le dioxyde de carbone est dangereux en soi. Le corps en produit et en évacue en permanence, au repos comme à l'effort.
Le lexique de la séance 1
- Alvéole
- Petit sac situé au bout des conduits du poumon, où le dioxygène passe dans le sang.
- Dioxygène
- Gaz de l'air dont les cellules ont besoin pour produire de l'énergie.
- Dioxyde de carbone
- Déchet produit par les cellules, transporté par le sang et rejeté quand on expire.
Auto-évaluation de la séance 1
1. L'air passe par la trachée avant d'arriver dans les bronches. Répondre en cochant une case.
Le corrigé. Vrai
Explication. La trachée est la deuxième étape du trajet, les bronches la troisième.
2. Indiquer le gaz qui passe de l'air vers le sang, en cochant une seule case.
Le corrigé. Le dioxygène
Explication. Le dioxyde de carbone fait le chemin inverse, du sang vers l'air.
3. Indiquer où le dioxygène passe dans le sang. Répondre en rédigeant une phrase.
Le corrigé. Dans les alvéoles.
Explication. C'est là que la paroi est assez fine pour laisser passer les gaz.
Score : —
Séance 2
Le sang transporte, le cœur pousse
Objectif : Nommer le rôle du cœur, décrire le trajet du dioxygène jusqu'au muscle et calculer ce que le muscle prélève.
La situation
Vanessa a compris que le dioxygène entre dans le sang au niveau des poumons.
« D'accord. Mais mes poumons sont dans ma poitrine, et ce sont mes bras qui portent les sacs. Comment le dioxygène arrive jusqu'à mes bras ? »
DOC. 2 — Des poumons au muscle
Description écrite du document
Schéma en noir et blanc. Une silhouette humaine vue de face, sans visage. Trois organes sont dessinés et légendés : les poumons dans la poitrine, le cœur juste en dessous, et un muscle dans la cuisse. Deux trajets relient ces organes. Un trait plein va du cœur jusqu'au muscle : il porte la mention le sang apporte le dioxygène. Un trait en pointillés part du muscle, remonte jusqu'au cœur, puis du cœur jusqu'aux poumons : il porte la mention le sang emporte le dioxyde de carbone. Les deux trajets passent par le cœur.
Le sang est le transporteur. Il circule dans tout le corps.
Le cœur est une pompe. En se contractant, il met le sang en mouvement.
Le trajet forme un circuit. À l'aller, le sang riche en dioxygène va des poumons au cœur, puis du cœur jusqu'au muscle. Au retour, le sang chargé de dioxyde de carbone revient du muscle au cœur, puis du cœur jusqu'aux poumons.
Le sang apporte aussi au muscle les nutriments, par exemple le glucose, dont il a besoin.
Source : Fédération française de cardiologie, « Le système cardiovasculaire », fedecardio.org, mise à jour février 2025. Illustration générée par IA.
1. À partir du document 2 :
Un indice
Le document 2 compare cet organe à une pompe.
Le corrigé
- Le cœur.
Explication
La démarche
La réponse tient en un mot. Le document compare cet organe à une pompe, parce qu'il met le sang en mouvement en se contractant.
L’erreur fréquente
Répondre « les poumons ». Les poumons font entrer l'air dans le corps ; ils ne poussent pas le sang.
| Élément | Numéro |
|---|---|
| Le sang arrive au muscle | |
| Le dioxygène passe dans le sang | |
| Le cœur pousse le sang | |
| L'air entre dans les poumons |
Un indice
Le trajet part de l'air et se termine au muscle. Le trait plein du document 2 en montre la fin.
Le corrigé
- 1. L'air entre dans les poumons.
- 2. Le dioxygène passe dans le sang.
- 3. Le cœur pousse le sang.
- 4. Le sang arrive au muscle.
Explication
La démarche
Suivre le dioxygène, de l'air jusqu'au muscle qui l'utilise. Les deux premières étapes viennent de la séance 1, les deux dernières du document 2.
L’erreur fréquente
Placer le cœur en premier. Le cœur ne peut pousser que du sang déjà chargé de dioxygène.
DOC. 3 — Ce que le muscle prélève dans le sang
| Pour 100 mL de sang | Sang entrant dans le muscle | Sang sortant, au repos | Sang sortant, pendant l'effort |
|---|---|---|---|
| Dioxygène | 20 mL | 15 mL | 5 mL |
| Nutriments | 90 mg | 85 mg | 60 mg |
| Dioxyde de carbone | 50 mL | 55 mL | 70 mL |
Document fictif, construit pour le cours d'après le modèle des manuels de PSE.
2. À partir du document 3 :
Un indice
Comparer la première colonne de chiffres et la dernière, ligne par ligne.
Le corrigé
- Diminue : le dioxygène.
- Diminue : les nutriments.
- Augmente : le dioxyde de carbone.
Explication
La démarche
Comparer la colonne du sang entrant à celle du sang sortant pendant l'effort, ligne par ligne. Ce qui baisse, le muscle l'a prélevé ; ce qui monte, le muscle l'a rejeté.
L’erreur fréquente
Lire la colonne du repos au lieu de celle de l'effort. La consigne porte sur le sang sortant pendant l'effort.
40 − 34 = 6.
Le muscle en a prélevé 6 mg pour 100 mL de sang.
Au repos
Pendant l'effort
Un indice
La quantité qui entre est dans la deuxième colonne. La quantité qui sort est dans la troisième pour le repos, dans la quatrième pour l'effort.
Le corrigé
- Au repos : 20 − 15 = 5 mL pour 100 mL de sang.
- Pendant l'effort : 20 − 5 = 15 mL pour 100 mL de sang.
Explication
La démarche
La différence entre la quantité qui entre et celle qui sort correspond à la quantité de dioxygène prélevée par le muscle.
L’erreur fréquente
Additionner les deux valeurs. On cherche l'écart entre l'entrée et la sortie, donc une soustraction.
Un indice
Les deux résultats de la question 2.2 montrent ce que le muscle prélève au repos et pendant l'effort.
Le corrigé
- Pendant l'effort, le muscle prélève davantage de dioxygène et de nutriments, et il rejette davantage de dioxyde de carbone. L'augmentation de l'apport de sang permet d'apporter davantage de dioxygène et de nutriments, et d'emporter davantage de dioxyde de carbone.
Explication
La démarche
Partir des résultats de la question 2.2. Pour 100 mL de sang, le muscle prélève 5 mL de dioxygène au repos et 15 mL pendant l'effort : il en prélève donc trois fois plus dans la même quantité de sang.
L’erreur fréquente
Répondre « parce que le muscle est fatigué ». La fatigue est une conséquence de l'effort ; elle n'explique pas l'augmentation de l'apport de sang.
Le lexique de la séance 2
- Sang
- Liquide qui circule dans tout le corps et qui transporte le dioxygène, les nutriments et les déchets.
- Cœur
- Organe qui fonctionne comme une pompe et met le sang en mouvement.
- Nutriments
- Éléments apportés par l'alimentation, par exemple le glucose, utilisés par le muscle pour produire son énergie.
Auto-évaluation de la séance 2
1. Le cœur fonctionne comme une pompe. Répondre en cochant une case.
Le corrigé. Vrai
Explication. En se contractant, il met le sang en mouvement dans tout le corps.
2. Indiquer ce que le sang emporte en repartant du muscle, en cochant une seule case.
Le corrigé. Du dioxyde de carbone
Explication. C'est le déchet que le muscle a produit en travaillant.
3. Indiquer ce que le sang apporte au muscle. Répondre en rédigeant une phrase.
Le corrigé. Du dioxygène et des nutriments.
Explication. Les deux diminuent entre le sang entrant et le sang sortant, comme le montre le document 3.
Score : —
Séance 3
Pourquoi tout s'accélère à l'effort
Objectif : Expliquer pourquoi la respiration et le cœur s'accélèrent pendant un effort.
La situation
Monsieur Cazals a prêté à Kevin une montre qui mesure les battements du cœur, et lui a demandé de compter ses respirations pendant une minute.
Kevin a fait le relevé deux fois : assis dans le camion avant de commencer, puis juste après avoir déchargé vingt sacs de terreau.
DOC. 4 — Le relevé de Kevin
| Au repos, assis | Après le déchargement | |
|---|---|---|
| Respirations par minute | 16 | 36 |
| Battements du cœur par minute | 68 | 138 |
Pendant un effort, les muscles ont besoin de davantage de dioxygène et produisent davantage de dioxyde de carbone. La respiration s'accélère pour faire entrer davantage de dioxygène et rejeter davantage de dioxyde de carbone. Le cœur bat plus vite pour envoyer davantage de sang aux muscles dans le même temps. Ces deux accélérations sont des adaptations normales à l'effort. Après l'arrêt de l'effort, la fréquence respiratoire et la fréquence cardiaque diminuent progressivement pendant la récupération.
Document fictif, construit pour le cours. Sources du texte : RespiFIL, respifil.fr ; Fédération française de cardiologie, fedecardio.org.
1. À partir du document 4 :
Un indice
La première ligne du tableau donne les respirations, la seconde les battements du cœur.
Le corrigé
- Au repos : 16 respirations par minute.
- Après le déchargement : 36 respirations par minute.
Explication
La démarche
Lire la première ligne du tableau, colonne par colonne.
L’erreur fréquente
Lire la ligne des battements du cœur au lieu de celle des respirations.
Un indice
Le texte placé sous le tableau du document 4 donne les deux raisons.
Le corrigé
- Pendant l'effort, les muscles ont besoin de davantage de dioxygène et produisent davantage de dioxyde de carbone. La respiration s'accélère pour faire entrer davantage de dioxygène et rejeter davantage de dioxyde de carbone.
Explication
La démarche
Partir de ce dont les muscles ont besoin, puis dire à quoi sert d'accélérer la respiration.
L’erreur fréquente
Répondre « parce qu'il n'a plus de souffle ». L'essoufflement est ce que Kevin ressent ; il n'explique pas pourquoi la respiration s'accélère.
Un indice
Le texte placé sous le tableau du document 4 relie le besoin des muscles au rôle du cœur.
Le corrigé
- Pendant l'effort, les muscles ont besoin de davantage de dioxygène et de nutriments. Le cœur bat plus vite pour envoyer davantage de sang aux muscles dans le même temps.
Explication
La démarche
Relier le besoin du muscle au rôle de pompe du cœur. Une pompe qui doit remplir davantage dans le même temps tourne plus vite.
L’erreur fréquente
Confondre les deux accélérations. La respiration fait entrer l'air dans les poumons ; le cœur fait circuler le sang.
Le lexique de la séance 3
- Fréquence respiratoire
- Nombre de respirations par minute.
- Fréquence cardiaque
- Nombre de battements du cœur par minute.
- Récupération
- Temps qui suit l'arrêt de l'effort, pendant lequel les deux fréquences diminuent progressivement.
Auto-évaluation de la séance 3
1. À l'effort, le cœur bat plus vite pour envoyer davantage de sang aux muscles. Répondre en cochant une case.
Le corrigé. Vrai
Explication. C'est l'adaptation du cœur au besoin des muscles.
2. L'accélération de la respiration pendant un effort est un problème de santé. Répondre en cochant une case.
Le corrigé. Faux
Explication. C'est une adaptation normale à l'effort.
3. Indiquer un élément dont les muscles ont davantage besoin pendant un effort. Répondre en rédigeant une phrase.
Le corrigé. Du dioxygène.
Explication. Les muscles ont aussi besoin de davantage de nutriments.
Score : —