Les êtres vivants sont très différents les uns des autres, mais ils possèdent plusieurs caractéristiques communes : ils grandissent, se nourrissent, réalisent des échanges avec leur environnement, se reproduisent et finissent par mourir.
Tous les êtres vivants sont également constitués de cellules. Pour fonctionner, ces cellules ont besoin de substances comme les nutriments et, chez de nombreux organismes, de dioxygène. Elles produisent aussi des déchets qui doivent être éliminés.
Dans le corps humain, plusieurs organes travaillent ensemble pour répondre à ces besoins. L’appareil digestif fournit les nutriments, l’appareil respiratoire apporte le dioxygène et le sang transporte ces substances jusqu’aux cellules. Nous verrons aussi comment l’organisme adapte son fonctionnement lorsque les besoins augmentent, par exemple pendant un effort physique.
*Dioxygène : gaz présent dans l’air, indispensable au fonctionnement de nombreuses cellules de l’organisme.
Cette leçon permet de comprendre les caractéristiques du vivant, le rôle des cellules et la manière dont l’organisme leur apporte les nutriments et le dioxygène nécessaires à leur fonctionnement. Elle permet également de découvrir comment le corps adapte son fonctionnement pendant un effort physique.
Les caractéristiques du vivant
Reconnaître un être vivant semble parfois évident : un chien court, un oiseau vole ou une plante pousse. Mais certains organismes sont beaucoup plus difficiles à identifier comme vivants. Une graine peut rester immobile pendant longtemps et une bactérie est invisible à l’œil nu.
Les scientifiques ne se fient donc pas à une seule observation. Ils recherchent plusieurs caractéristiques liées à l’organisation et au fonctionnement de l’organisme. C’est leur combinaison qui permet de reconnaître le vivant.
Malgré leur diversité, les êtres vivants partagent plusieurs grandes caractéristiques.
Tous les êtres vivants sont constitués d’une ou de plusieurs cellules.
Les êtres vivants utilisent de la matière et de l’énergie pour assurer leur fonctionnement.
Au cours de leur vie, les organismes grandissent, se développent et peuvent se transformer.
Les êtres vivants prélèvent certaines substances dans leur environnement et en rejettent d’autres.
Ils peuvent réagir à des changements comme la lumière, la température, le contact ou la présence d’un danger.
La reproduction permet à une espèce de produire de nouveaux individus et de se maintenir au fil des générations.
Une seule caractéristique ne suffit pas toujours à reconnaître le vivant. Il faut en observer plusieurs et comprendre comment elles fonctionnent ensemble.
C’est donc l’ensemble des caractéristiques qui compte : organisation en cellules, utilisation de matière et d’énergie, croissance, échanges avec le milieu, réaction à l’environnement et reproduction de l’espèce.
Naître, grandir et se développer
Au cours de leur vie, les êtres vivants ne restent pas identiques. Ils passent par différentes étapes pendant lesquelles leur taille, leur forme ou leur fonctionnement peuvent changer.
Chez de nombreux animaux, le développement commence après la naissance ou l’éclosion. Le jeune grandit progressivement jusqu’à atteindre l’âge adulte. Chez certaines espèces, les transformations sont très importantes : le têtard, par exemple, se transforme progressivement en grenouille.
Chez les végétaux, le développement peut commencer par la germination d’une graine. Une jeune plante apparaît, grandit, forme de nouvelles feuilles et peut ensuite produire des fleurs et des graines.
L’ensemble des différentes étapes traversées par un être vivant au cours de son existence constitue son cycle de vie.
Germination : début du développement d’une graine. Lorsqu’elle trouve des conditions favorables, la graine commence à se développer : une première racine apparaît, puis une jeune plante.
Les étapes ne sont pas les mêmes chez toutes les espèces, mais tous les êtres vivants connaissent un développement au cours de leur cycle de vie.
Se nourrir et utiliser de l’énergie
Pour vivre, grandir et assurer leur fonctionnement, les êtres vivants ont besoin de matière et d’énergie. Cependant, ils ne les obtiennent pas tous de la même manière.
Les animaux se procurent de la matière en consommant d’autres êtres vivants ou des substances qu’ils produisent. Les aliments qu’ils mangent sont transformés par l’organisme et fournissent notamment les éléments nécessaires à son fonctionnement.
Les plantes vertes prélèvent de l’eau dans le sol et du dioxyde de carbone dans l’air. Grâce à l’énergie de la lumière, elles fabriquent la matière dont elles ont besoin pour se développer.
Quelle que soit la manière dont elle est obtenue, l’énergie est indispensable à de nombreuses activités du vivant : grandir, se déplacer, fabriquer de nouvelles cellules, réparer l’organisme ou simplement maintenir son fonctionnement.
Mais ils ne les obtiennent pas tous de la même manière.
Les animaux obtiennent la matière dont ils ont besoin en consommant des aliments.
Les végétaux verts utilisent l’eau, le dioxyde de carbone et l’énergie lumineuse pour fabriquer leur propre matière.
Réaliser des échanges avec son environnement
Un être vivant n’est jamais complètement isolé de son environnement. Pour fonctionner, il doit y prélever certaines substances dont il a besoin et en rejeter d’autres.
Ces échanges varient selon les organismes. Un animal peut, par exemple, prélever de l’eau, des aliments et du dioxygène dans son milieu. Il rejette également différentes substances, comme du dioxyde de carbone et certains déchets.
Une plante prélève notamment de l’eau et des sels minéraux dans le sol ainsi que du dioxyde de carbone dans l’air. Elle réalise elle aussi des échanges avec son environnement tout au long de sa vie.
Ces échanges permettent aux êtres vivants d’obtenir la matière nécessaire à leur fonctionnement et d’éliminer certaines substances produites par leur organisme.
Certaines substances sont prélevées dans l’environnement, tandis que d’autres sont rejetées.
Réagir à son environnement
Les êtres vivants sont capables de percevoir certains changements dans leur environnement et d’y répondre. Ces changements peuvent être liés à la lumière, à la température, au contact, à la présence de nourriture ou encore à un danger.
Chez les animaux, certaines réactions sont rapides et faciles à observer. Un escargot peut rentrer ses tentacules lorsqu’on le touche, un animal peut fuir devant un danger et l’être humain retire rapidement sa main lorsqu’il touche un objet très chaud.
Les plantes réagissent elles aussi à leur environnement, même si leurs réactions sont souvent plus lentes. Une jeune tige, par exemple, peut orienter sa croissance vers la lumière. Certaines plantes réagissent également au contact.
La capacité à détecter un changement et à modifier son fonctionnement ou son comportement en conséquence est donc une autre caractéristique importante du vivant.
Les réactions peuvent modifier le comportement, le fonctionnement ou même la croissance d’un être vivant.
Lorsqu’il fait très chaud, le chien halète : il respire rapidement, la gueule ouverte, ce qui l’aide à évacuer une partie de la chaleur de son corps.
Lorsqu’un ver de terre se retrouve dans une zone très éclairée, il tend à s’en éloigner et à rechercher un milieu plus sombre et plus humide.
Les racines d’une plante peuvent orienter progressivement leur croissance vers les zones du sol où l’eau est plus disponible.
Se reproduire
Une espèce ne peut se maintenir au cours du temps que si de nouveaux êtres vivants apparaissent. La reproduction permet ainsi de produire de nouveaux individus appartenant à la même espèce.
Les modes de reproduction sont très variés. De nombreux animaux donnent naissance à des petits ou pondent des œufs. Chez les plantes à fleurs, la reproduction peut conduire à la formation de graines qui pourront ensuite donner naissance à de nouvelles plantes.
Certains organismes microscopiques se reproduisent encore autrement. Une bactérie peut, par exemple, se diviser pour former deux nouvelles bactéries.
Malgré ces différences, le résultat est le même : la reproduction permet la continuité de l’espèce au fil des générations.
Selon les espèces, de nouveaux individus peuvent apparaître de manières différentes.
La tortue pond des œufs. Le jeune se développe à l’intérieur de l’œuf avant d’en sortir.
La lapine porte ses petits dans son corps. Après leur développement, elle donne naissance à plusieurs lapereaux.
Une pomme de terre peut produire de nouvelles pousses. Lorsqu’elle est placée dans le sol, ces pousses peuvent se développer et former une nouvelle plante.
La fin du cycle de vie
La vie d’un organisme a une durée limitée. Après avoir grandi et s’être développé, son fonctionnement finit un jour par s’arrêter : c’est la mort.
La durée de vie peut être très différente selon les espèces. Certains insectes adultes ne vivent que quelques jours ou quelques semaines, tandis que certaines tortues ou certains arbres peuvent vivre pendant plus d’un siècle.
La mort d’un individu ne signifie cependant pas la disparition de son espèce. Lorsque des générations se succèdent grâce à la reproduction, l’espèce peut continuer d’exister bien après la disparition des individus qui la composaient auparavant.
Il faut distinguer la durée de vie d’un individu de l’existence de son espèce au fil du temps.
Le fonctionnement d’un organisme finit par s’arrêter. Son cycle de vie individuel est alors terminé.
Grâce à la reproduction, de nouvelles générations apparaissent et remplacent progressivement les précédentes. L’espèce peut ainsi continuer d’exister pendant une très longue période, même si chaque individu a une durée de vie limitée.
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La cellule, unité de base du vivant
À première vue, un éléphant, une feuille d’arbre et une bactérie semblent n’avoir presque rien en commun. Pourtant, lorsqu’on observe les êtres vivants à une échelle suffisamment petite, on découvre une organisation commune : ils sont constitués de cellules.
La cellule est la plus petite unité capable d’assurer les fonctions essentielles du vivant. Certains organismes ne possèdent qu’une seule cellule, tandis que d’autres en sont constitués de milliards.
Comprendre le rôle des cellules est essentiel, car tout ce que fait un organisme — grandir, utiliser de l’énergie, réparer ses tissus ou réagir à son environnement — dépend finalement du fonctionnement de ses cellules.
Tous les êtres vivants sont constitués de cellules
Certains êtres vivants sont formés d’une seule cellule. C’est le cas de nombreuses bactéries et de certains organismes microscopiques. Cette cellule unique doit alors assurer à elle seule toutes les fonctions nécessaires à la vie.
D’autres êtres vivants sont constitués d’un très grand nombre de cellules. Un arbre, un chien ou un être humain possèdent ainsi des milliards de cellules qui peuvent avoir des formes et des fonctions différentes.
Dans un organisme composé de nombreuses cellules, celles-ci ne travaillent pas toutes de la même manière. Certaines permettent les mouvements, d’autres transportent des substances, transmettent des informations ou protègent l’organisme.
Tous les êtres vivants sont constitués de cellules, mais leur nombre peut être très différent.
Chez un organisme constitué d’une seule cellule, cette cellule doit assurer toutes les fonctions nécessaires à sa survie.
Chez un organisme composé de nombreuses cellules, celles-ci peuvent se spécialiser et accomplir des fonctions différentes.
De l’organisme à la cellule
Dans un organisme composé de nombreuses cellules, celles-ci sont organisées. Elles ne sont pas simplement rassemblées au hasard : des cellules semblables peuvent se regrouper et travailler ensemble pour assurer une même fonction.
Un ensemble de cellules ayant une organisation et un rôle communs forme un tissu. Plusieurs tissus peuvent ensuite participer à la formation d’un organe, comme le cœur, les poumons, l’estomac ou une feuille chez une plante.
On peut donc observer un être vivant à différentes échelles : de l’organisme entier jusqu’aux cellules qui le constituent.
En observant un organisme de plus en plus précisément, on découvre plusieurs niveaux d’organisation.
L’être vivant dans son ensemble.
Le cœur est l’un des organes du corps.
Le cœur contient notamment du tissu musculaire.
Le tissu est constitué de cellules musculaires.
Tissu : ensemble de nombreuses cellules organisées qui participent à une même fonction. Un organe peut être constitué de plusieurs tissus différents.
À quoi ressemble une cellule ?
Les cellules sont généralement si petites qu’il faut un microscope pour les observer. Elles peuvent avoir des formes très différentes selon l’organisme auquel elles appartiennent et la fonction qu’elles remplissent.
Les cellules animales et végétales possèdent plusieurs éléments communs. Elles sont entourées d’une membrane qui délimite la cellule. Leur intérieur contient du cytoplasme, dans lequel se déroulent de nombreuses activités indispensables à leur fonctionnement. La plupart possèdent également un noyau, qui contient une grande partie de l’information nécessaire au fonctionnement de la cellule.
Une cellule végétale possède en plus certaines particularités. Elle est entourée d’une paroi plus rigide et les cellules des parties vertes de la plante peuvent contenir des chloroplastes, qui participent à la fabrication de matière grâce à la lumière.
La forme d’une cellule peut donc varier, mais son organisation lui permet d’assurer les fonctions nécessaires à sa vie.
Elles possèdent plusieurs éléments communs, mais une cellule végétale présente aussi certaines particularités.
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De quoi les cellules ont-elles besoin pour vivre ?
Une cellule est vivante : elle grandit, se renouvelle et réalise en permanence de nombreuses activités. Pour fonctionner, elle doit donc recevoir certaines substances provenant de son environnement.
Les cellules ont notamment besoin de nutriments, qui leur fournissent de la matière et de l’énergie. Chez de nombreux organismes, elles utilisent également du dioxygène. En fonctionnant, elles produisent aussi des substances qui doivent être éliminées.
Pour rester en vie, une cellule doit donc constamment réaliser des échanges avec ce qui l’entoure.
Les nutriments
Les nutriments sont de petites substances que les cellules peuvent utiliser directement. Ils leur apportent la matière nécessaire à leur fonctionnement et peuvent également leur fournir de l’énergie.
Le glucose, par exemple, est un nutriment particulièrement important : les cellules peuvent l’utiliser pour obtenir l’énergie dont elles ont besoin. D’autres nutriments servent notamment à fabriquer ou à renouveler les différentes parties de la cellule.
Chez l’être humain et de nombreux animaux, une grande partie des nutriments provient des aliments. Ceux-ci doivent cependant être transformés par la digestion avant que les nutriments puissent être transportés jusqu’aux cellules.
Les cellules n’utilisent pas directement les aliments : elles utilisent les nutriments fournis par les aliments.
Nous mangeons des aliments contenant différentes substances.
La digestion permet d’obtenir de petites substances utilisables par les cellules.
Les cellules utilisent les nutriments pour fonctionner, produire de l’énergie et se renouveler.
Le dioxygène
Chez l’être humain et de nombreux animaux, les cellules ont également besoin de dioxygène pour fonctionner. Ce gaz est présent dans l’air que nous respirons.
Le dioxygène permet aux cellules de libérer une partie de l’énergie contenue dans les nutriments, notamment dans le glucose. Cette énergie peut ensuite être utilisée pour assurer leurs différentes activités.
Une cellule musculaire, par exemple, consomme davantage de dioxygène lorsqu’elle travaille beaucoup. C’est notamment ce qui se produit pendant un effort physique.
Le dioxygène doit donc être prélevé dans l’environnement puis transporté jusqu’aux cellules. Nous verrons plus loin comment les poumons et le sang participent à ce transport.
Chez l’être humain, le dioxygène est indispensable au fonctionnement de la plupart des cellules.
Il est apporté jusqu’aux cellules.
Le dioxygène est utilisé avec des nutriments comme le glucose.
La cellule peut utiliser cette énergie pour fonctionner.
Les cellules produisent des déchets
Lorsqu’elles fonctionnent, les cellules transforment les substances qu’elles reçoivent. Ces transformations leur permettent notamment d’obtenir de l’énergie, mais elles produisent également des substances dont elles n’ont plus besoin.
Le dioxyde de carbone est l’un de ces déchets. Il est notamment produit lorsque les cellules utilisent du glucose et du dioxygène pour obtenir de l’énergie.
D’autres déchets peuvent également être produits selon l’activité des cellules. Ils doivent être éliminés afin de ne pas s’accumuler dans l’organisme.
Chez l’être humain, le sang participe au transport de ces substances depuis les cellules vers les organes qui permettront leur élimination. Nous verrons plus loin comment ce transport s’effectue.
Elles reçoivent les substances dont elles ont besoin et rejettent celles produites par leur fonctionnement.
Les cellules reçoivent les substances nécessaires à leur fonctionnement.
Elle transforme les substances reçues et utilise l’énergie ainsi rendue disponible.
Le fonctionnement de la cellule produit aussi des substances qui doivent être évacuées.
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Comment l’organisme obtient-il les nutriments ?
Les cellules ont besoin de nutriments pour fonctionner, mais ces nutriments ne se trouvent pas directement sous la forme des aliments que nous mangeons.
Avant de pouvoir être utilisés par les cellules, les aliments doivent être transformés. Cette transformation a lieu au cours de la digestion.
La digestion transforme progressivement les aliments en substances plus petites. Certaines de ces substances, appelées nutriments, peuvent ensuite traverser la paroi de l’intestin grêle, rejoindre le sang et être transportées jusqu’aux cellules.
Des aliments aux nutriments
Les aliments que nous mangeons sont constitués de substances parfois trop grosses ou trop complexes pour être utilisées directement par les cellules.
Au cours de la digestion, ils sont progressivement transformés en substances plus petites. Parmi elles, certaines deviennent des nutriments, capables d’être absorbés par l’organisme.
Par exemple, l’amidon présent dans le pain, le riz ou les pâtes peut être transformé en molécules de glucose. Les protéines présentes dans la viande, les œufs ou les légumineuses peuvent être transformées en acides aminés.
La digestion ne consiste donc pas seulement à réduire les aliments en petits morceaux : elle les transforme aussi en substances que l’organisme pourra réellement utiliser.
Elle permet d’obtenir des substances plus petites que l’organisme pourra absorber et utiliser.
Ils contiennent des substances parfois trop grosses pour être utilisées directement par les cellules.
Les aliments sont progressivement transformés au cours de leur passage dans l’appareil digestif.
Certaines substances obtenues sont assez petites pour être absorbées par l’organisme.
Le trajet des aliments
Après avoir été avalés, les aliments parcourent plusieurs organes du tube digestif. Ils passent successivement par la bouche, l’œsophage, l’estomac, l’intestin grêle puis le gros intestin.
Dans la bouche, les aliments sont coupés et broyés par les dents. Ils sont également mélangés à la salive, ce qui commence leur transformation.
Ils descendent ensuite dans l’œsophage jusqu’à l’estomac, où ils sont brassés et mélangés à des sucs digestifs. La digestion se poursuit ensuite dans l’intestin grêle, où les aliments continuent d’être transformés et où de nombreux nutriments deviennent disponibles.
Les substances qui n’ont pas été absorbées poursuivent leur trajet dans le gros intestin. Une partie de l’eau y est récupérée avant que les matières restantes soient éliminées.
À chaque étape, les aliments avancent dans le tube digestif et continuent progressivement leur transformation.
Les aliments sont mâchés et mélangés à la salive.
Il conduit les aliments de la bouche jusqu’à l’estomac.
Les aliments sont brassés et mélangés aux sucs digestifs.
La digestion se poursuit et les nutriments peuvent être absorbés.
Une partie de l’eau est récupérée avant l’élimination des matières restantes.
L’absorption des nutriments
Après la digestion, les nutriments se trouvent dans l’intestin grêle. Pour pouvoir être utilisés par les cellules, ils doivent maintenant quitter l’intérieur du tube digestif et rejoindre le sang.
La paroi de l’intestin grêle est recouverte de très nombreux petits replis appelés villosités intestinales. Ces villosités augmentent considérablement la surface disponible pour absorber les nutriments.
Les nutriments traversent la fine paroi des villosités et passent dans les nombreux petits vaisseaux sanguins qui s’y trouvent. Le sang peut ensuite les transporter dans tout l’organisme jusqu’aux cellules qui en ont besoin.
Ce passage des nutriments de l’intestin grêle vers le milieu intérieur de l’organisme est appelé absorption intestinale.
L’absorption se déroule principalement au niveau de la paroi de l’intestin grêle.
Une fois absorbés au niveau de l’intestin grêle, les nutriments doivent encore être transportés jusqu’aux cellules de l’organisme.
Après avoir traversé la paroi des villosités intestinales, les nutriments rejoignent les petits vaisseaux sanguins présents dans la paroi de l’intestin.
Le sang circule dans les vaisseaux sanguins et transporte les nutriments dans tout l’organisme. Ils peuvent ainsi atteindre les différents organes.
Les nutriments transportés par le sang peuvent finalement atteindre les cellules. Elles les utilisent notamment pour fonctionner, obtenir de l’énergie et se renouveler.
Leur très grand nombre augmente fortement la surface de l’intestin grêle disponible pour l’absorption. Cela permet à une grande quantité de nutriments de passer dans le sang.
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Comment l’organisme obtient-il le dioxygène ?
Les cellules ont besoin de dioxygène pour fonctionner. Chez l’être humain, ce dioxygène provient de l’air que nous respirons.
Pour atteindre les cellules, il doit d’abord entrer dans l’organisme par les voies respiratoires, arriver jusqu’aux poumons, puis passer dans le sang.
Le système respiratoire permet donc de prélever le dioxygène présent dans l’air et de l’apporter au sang, qui pourra ensuite le transporter jusqu’aux cellules.
Le trajet de l’air
Lorsque nous inspirons, l’air entre principalement par le nez ou par la bouche. Il descend ensuite dans la trachée.
La trachée se divise en deux bronches, une pour chaque poumon. À l’intérieur des poumons, les bronches se ramifient en conduits de plus en plus fins appelés bronchioles.
À l’extrémité des bronchioles se trouvent de très nombreux petits sacs appelés alvéoles pulmonaires. C’est à leur niveau que le dioxygène de l’air pourra passer dans le sang.
À chaque inspiration, l’air parcourt plusieurs conduits avant d’atteindre les alvéoles pulmonaires.
L’air entre dans l’organisme lorsque nous inspirons.
L’air descend dans ce conduit situé dans le cou et le thorax.
Les conduits se divisent progressivement à l’intérieur des poumons.
L’air arrive dans de très petits sacs situés au bout des bronchioles.
Les échanges au niveau des poumons
Les alvéoles pulmonaires sont entourées de très nombreux petits vaisseaux sanguins. Leur paroi est extrêmement fine, ce qui permet des échanges entre l’air présent dans les alvéoles et le sang.
Le dioxygène contenu dans l’air inspiré traverse la paroi des alvéoles et passe dans le sang. Il pourra ensuite être transporté jusqu’aux cellules de l’organisme.
Dans le même temps, le dioxyde de carbone transporté par le sang effectue le trajet inverse : il passe du sang vers les alvéoles pulmonaires.
Lorsque nous expirons, l’air contenant davantage de dioxyde de carbone est rejeté hors de l’organisme.
Les alvéoles pulmonaires sont entourées de très petits vaisseaux sanguins. C’est à cet endroit que le dioxygène et le dioxyde de carbone passent entre l’air et le sang.
Le dioxygène contenu dans l’air que nous inspirons arrive dans les alvéoles pulmonaires. Il traverse leur paroi très fine et rejoint le sang qui circule dans les petits vaisseaux situés autour des alvéoles.
Une fois dans le sang, le dioxygène est en grande partie transporté par les globules rouges. Le sang désormais enrichi en dioxygène poursuit sa circulation et pourra apporter ce dioxygène aux cellules de l’organisme.
Le dioxyde de carbone produit par le fonctionnement des cellules est transporté par le sang. Lorsqu’il atteint les petits vaisseaux qui entourent les alvéoles, il traverse leur paroi et passe dans les alvéoles pulmonaires.
Le dioxyde de carbone se trouve alors dans l’air contenu dans les alvéoles. Lors de l’expiration, il est entraîné avec l’air vers l’extérieur du corps.
Les poumons contiennent un très grand nombre d’alvéoles. Leur paroi est très fine et elles sont entourées de nombreux petits vaisseaux sanguins. Le dioxygène et le dioxyde de carbone peuvent ainsi passer facilement entre l’air contenu dans les alvéoles et le sang qui circule juste autour.
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Comment les substances sont-elles transportées ?
Dans les chapitres précédents, nous avons déjà vu que les nutriments absorbés par l’intestin et le dioxygène provenant des poumons passent dans le sang, qui les transporte jusqu’aux cellules.
Nous allons maintenant entrer un peu plus dans les détails pour comprendre comment ce transport s’effectue dans tout l’organisme.
Le sang circule en permanence dans un réseau de vaisseaux sanguins. Il apporte aux cellules les substances dont elles ont besoin et récupère certaines substances qu’elles produisent, comme le dioxyde de carbone.
Pour maintenir cette circulation, le sang est mis en mouvement par le cœur et circule dans différents types de vaisseaux sanguins.
Le rôle du sang
Le sang apporte certaines substances aux cellules et en récupère d’autres.
Le dioxygène passé dans le sang au niveau des poumons est transporté en grande partie par les globules rouges jusqu’aux cellules.
Les nutriments absorbés au niveau de l’intestin grêle sont transportés par le sang et peuvent ainsi atteindre les cellules qui en ont besoin.
Le dioxyde de carbone produit par les cellules est récupéré par le sang et transporté jusqu’aux poumons, où il pourra être éliminé.
Certaines substances produites par le fonctionnement des cellules sont également transportées par le sang vers les organes chargés de les éliminer.
Le cœur
Le sang ne circule pas tout seul dans l’organisme. Il doit être continuellement mis en mouvement. C’est le rôle du cœur.
Le cœur est un muscle qui se contracte et se relâche de façon régulière. À chaque contraction, il pousse le sang dans les vaisseaux sanguins.
Le cœur fonctionne ainsi comme une pompe qui maintient la circulation du sang dans tout l’organisme. Grâce à cette circulation, les cellules peuvent recevoir du dioxygène et des nutriments, tandis que certaines substances qu’elles produisent peuvent être transportées vers les organes qui les élimineront.
Les battements que l’on peut sentir au niveau de la poitrine correspondent à l’activité régulière du cœur.
En se contractant régulièrement, le cœur permet au sang de circuler en permanence dans l’organisme.
Le cœur est constitué de tissu musculaire. Il peut se contracter puis se relâcher de façon régulière.
Lorsqu’il se contracte, le cœur pousse le sang dans les vaisseaux sanguins et maintient ainsi sa circulation.
Grâce au cœur, le sang peut transporter des substances entre les poumons, l’intestin, les autres organes et les cellules.
Les cellules ont continuellement besoin de recevoir certaines substances et d’en éliminer d’autres. Le cœur doit donc maintenir la circulation du sang sans interruption.
Les vaisseaux sanguins
Le sang circule dans tout l’organisme à l’intérieur d’un réseau de vaisseaux sanguins. Tous ces vaisseaux n’ont pas le même rôle.
Les artères conduisent le sang du cœur vers les organes. Les veines ramènent le sang des organes vers le cœur.
Entre les artères et les veines se trouvent de très petits vaisseaux appelés capillaires. Leur paroi est extrêmement fine et ils passent au plus près des cellules.
C’est principalement au niveau des capillaires que se font les échanges : le dioxygène et les nutriments peuvent quitter le sang pour rejoindre les cellules, tandis que le dioxyde de carbone et d’autres substances produites par les cellules peuvent passer dans le sang.
Le sang circule dans un immense réseau de vaisseaux. Les artères, les capillaires et les veines ont chacun un rôle particulier.
Elles transportent le sang du cœur vers les organes. Dans la circulation générale, ce sang apporte notamment du dioxygène et des nutriments aux cellules.
Leurs parois sont épaisses, solides et élastiques afin de résister à la pression du sang envoyé par le cœur.
Ils forment un réseau entre les petits vaisseaux provenant des artères et ceux qui rejoignent les veines. C’est surtout à leur niveau que se font les échanges entre le sang et les cellules.
Ce sont des vaisseaux microscopiques dont la paroi est extrêmement fine. Ils passent au plus près des cellules.
Elles transportent le sang des organes vers le cœur. Dans la circulation générale, ce sang contient notamment du dioxyde de carbone et d’autres déchets récupérés auprès des cellules.
Leurs parois sont plus fines que celles des artères. De nombreuses veines possèdent aussi des valvules qui empêchent le sang de repartir dans le mauvais sens.
Au niveau des capillaires, le dioxygène et les nutriments peuvent quitter le sang pour rejoindre les cellules. À l’inverse, le dioxyde de carbone et certains déchets produits par les cellules peuvent passer dans le sang.
Du sang jusqu’aux cellules
Nous avons vu que les capillaires passent au plus près des cellules. Cette proximité permet aux substances transportées par le sang d’atteindre leur destination.
Le dioxygène et les nutriments quittent le sang au niveau des capillaires et rejoignent les cellules, qui peuvent alors les utiliser pour fonctionner.
Dans l’autre sens, les cellules produisent notamment du dioxyde de carbone et d’autres déchets. Ces substances passent dans le sang, qui les transporte vers les organes chargés de les éliminer, comme les poumons pour le dioxyde de carbone et les reins pour de nombreux déchets dissous dans le sang.
Les capillaires constituent donc la zone d’échange entre le sang et les cellules de l’organisme.
Le sang apporte aux cellules les substances dont elles ont besoin et récupère ensuite certaines substances qu’elles produisent.
Le sang transporte jusqu’aux cellules du dioxygène et des nutriments, notamment du glucose.
La cellule utilise le dioxygène et certains nutriments, comme le glucose, pour obtenir l’énergie dont elle a besoin. Cela produit notamment du dioxyde de carbone et certains déchets.
Le dioxyde de carbone et certains déchets produits par les cellules passent dans le sang. Le sang les transporte ensuite vers les organes chargés de les éliminer.
Une cellule musculaire très active peut utiliser davantage de dioxygène et de nutriments qu’une cellule moins sollicitée. Ses besoins varient donc selon son activité.
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Comment les cellules se renouvellent-elles ?
Les cellules d’un organisme ne restent pas toutes les mêmes pendant toute la vie. Certaines se divisent pour former de nouvelles cellules, tandis que d’autres vieillissent, sont abîmées ou meurent.
Ce renouvellement permet notamment à l’organisme de grandir, de remplacer certaines cellules et de réparer des tissus après une blessure.
Les cellules se multiplient par division
De nombreuses cellules peuvent se diviser. Chez l’être humain, une cellule peut ainsi former deux nouvelles cellules.
Ces nouvelles cellules peuvent ensuite grandir et, pour certaines, se diviser à leur tour. Ce mécanisme permet d’augmenter ou de renouveler le nombre de cellules dans l’organisme.
La production de nouvelles cellules intervient dans de nombreuses situations de la vie quotidienne.
Pendant la croissance, de nouvelles cellules sont produites dans de nombreux tissus. Le corps peut ainsi augmenter progressivement de taille.
Des cellules situées à la surface de la peau disparaissent régulièrement. De nouvelles cellules sont produites pour les remplacer.
Après une petite coupure, de nouvelles cellules sont produites autour de la zone abîmée et participent progressivement à la réparation de la peau.
Non. Certaines cellules se renouvellent fréquemment, tandis que d’autres se divisent beaucoup plus rarement. Le rythme de renouvellement dépend donc du type de cellule.
Les cellules ont une durée de vie limitée
Les cellules ne vivent pas toutes aussi longtemps. Certaines sont remplacées rapidement, tandis que d’autres peuvent rester dans l’organisme pendant de nombreuses années.
Lorsqu’une cellule vieillit, est trop abîmée ou arrive à la fin de sa durée de vie, elle peut disparaître. Dans de nombreux tissus, elle est alors remplacée par une nouvelle cellule.
La mort de certaines cellules est donc un phénomène normal qui participe au renouvellement des tissus et au maintien du bon fonctionnement de l’organisme.
La vitesse de renouvellement varie beaucoup selon le type de cellule et le tissu auquel elle appartient.
Les cellules qui tapissent l’intérieur de l’intestin sont renouvelées très fréquemment.
Les globules rouges ont une durée de vie limitée. Ils sont régulièrement remplacés par de nouveaux globules rouges.
Certaines cellules nerveuses peuvent rester présentes pendant une très grande partie de la vie.
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Les organes travaillent ensemble pour maintenir la vie
Les cellules ne fonctionnent pas isolément. Pour rester actives, elles dépendent en permanence du travail coordonné de plusieurs organes.
Cette coordination devient particulièrement visible lorsque les besoins des cellules changent, par exemple lorsque les muscles travaillent davantage pendant un effort physique.
L’exemple d’une cellule musculaire
Une cellule musculaire a besoin d’énergie pour se contracter. Pour obtenir cette énergie, elle utilise notamment du glucose et du dioxygène.
À l’intérieur de la cellule, le glucose est transformé grâce au dioxygène. Cette transformation libère de l’énergie utilisable par la cellule et produit notamment du dioxyde de carbone.
Une partie de l’énergie libérée est également dissipée sous forme de chaleur.
Pour se contracter et faire travailler le muscle, une cellule musculaire a besoin d’énergie.
Le sang apporte à la cellule musculaire du glucose et du dioxygène.
La cellule utilise le glucose et le dioxygène pour obtenir l’énergie dont elle a besoin.
Grâce à l’énergie obtenue, la cellule musculaire peut se contracter. En utilisant le glucose et le dioxygène, elle produit aussi du dioxyde de carbone (CO₂). Celui-ci quitte la cellule et passe dans le sang.
Une partie de l’énergie obtenue par les cellules est transformée en chaleur. Lorsque les muscles travaillent davantage, le corps produit donc davantage de chaleur.
Que se passe-t-il pendant un effort ?
Quand nous courons, sautons ou faisons du vélo, nos muscles travaillent davantage. Leurs cellules ont alors besoin de plus d’énergie.
Pour obtenir cette énergie supplémentaire, les cellules musculaires utilisent davantage de glucose et de dioxygène. Elles produisent aussi davantage de dioxyde de carbone et de chaleur.
L’organisme s’adapte rapidement : la respiration s’accélère et le cœur bat plus vite afin d’apporter davantage de dioxygène et de glucose aux muscles et d’évacuer plus rapidement le dioxyde de carbone.
Lorsque les muscles travaillent davantage, tout l’organisme s’adapte pour répondre à leurs besoins.
Au repos, les muscles ont besoin de moins d’énergie. Leurs cellules utilisent donc moins de glucose et de dioxygène que pendant un effort.
Elle reste calme et régulière.
Il bat à un rythme adapté aux besoins de l’organisme au repos.
Ils ont besoin de plus d’énergie et utilisent davantage de glucose et de dioxygène.
Elle devient plus rapide et souvent plus profonde pour faire entrer davantage de dioxygène.
Il bat plus vite et envoie davantage de sang vers les muscles.
5 questions pour vérifier ta compréhension. Chaque bonne réponse rapporte 1 point. Une fois une réponse choisie, il n’est plus possible de la modifier.
À retenir
Voici ce qu’il faut surtout retenir pour comprendre comment la vie se maintient dans un organisme.
Exercices
Exercice 1 — QCM : le maintien de la vie
20 questions pour vérifier ta compréhension de l’ensemble de la leçon. Chaque bonne réponse rapporte 1 point. Une fois une réponse choisie, il n’est plus possible de la modifier.
Exercice 2 — Organes, substances et rôles
Relie les différentes parties de l’organisme à leur rôle, puis retrouve le trajet de plusieurs substances.
Choisis le rôle qui correspond à chacun des six éléments.
Pour chaque substance, choisis le trajet qui correspond à ce qui a été étudié dans la leçon.
Exercice 3 — Compléter les chaînes du maintien de la vie
Complète chaque enchaînement avec l’élément qui manque.
Observe attentivement le début et la fin de chaque chaîne, puis choisis l’étape qui permet de relier correctement les éléments.
Exercice 4 — Repérer les erreurs scientifiques
Chaque affirmation contient une erreur. Clique sur la partie qui te semble incorrecte.
Lis chaque affirmation en entier avant de répondre. Une seule partie est incorrecte dans chaque cas.
Exercice 5 — Interpréter une situation d’effort
Observe les données puis utilise ce que tu as appris pour expliquer les réactions de l’organisme.
| Moment | Rythme cardiaque | Fréquence respiratoire |
|---|---|---|
| Avant l’effort | 72 battements/min | 14 respirations/min |
| Juste après la course | 138 battements/min | 30 respirations/min |
| Après 5 min de repos | 88 battements/min | 18 respirations/min |
Réponds aux cinq questions en t’appuyant à la fois sur le tableau et sur les explications de la leçon.
