Chapitre 2. Univers Vivant

1. Chapitre 2. Univers Vivant • Section 3. Fonction de relation • Le système musculo-squelettique • Le squelette (p. 173) • Les muscles (p. 183) • Les articulations (p. 186) • Chapitre 4. Univers technologique • Section 2. L’ingénierie • L’ingénierie mécanique (p. 354)

2. POURQUOI… N’avons-nous pas de poils sur tout le corps? L’accouchement chez les humains est-il si douloureux, voire dangereux? Notre intelligence est-elle si élevée? PARCE QUE NOUS COURRONS…… LONGTEMPS!!!

4. Il y a 3,5 Ma --- Vallée du rift • Australopithèque : • Jambes courtes • Hanches larges • Longs bras • Grands orteils • À l’abri des prédateurs

5. Il y a 2,5 Ma --- Vallée du rift

6. Évolution du genre Homo Environ 1,5 – 2 Ma Adaptation à la bipédie ???? Pas d’outils avant il y a 300 000 années

7. Bipédie • Épaules plus rapprochées. • Bras plus courts. • Doigts et orteils plus courts. • Jambes plus longues. Comment est-ce possible de survivre dans la savane sans pouvoir rivaliser de vitesse contre les proies (antilopes, etc.) et les prédateurs de l’époque??? Coureurs de longue distance extrêmement efficaces

8. Coureurs d’endurance Assez rapide pour forcer les animaux (proies) à courir au galop. Capable de refroidir notre corps très efficacement. Les animaux ne peuvent refroidir leur corps que lorsqu’ils marchent ou en arrêt complet. • Humains : • Moins de surface exposée au soleil (debout). • Pas de poils sur tout le corps. • Production de sueur par cm² plus élevée que n’importe quel animal. • Peuvent soutenir des températures corporelles de plus de 42 °C (36-38 chez les animaux).

9. Preuves évolutives Orteils courts → Ne brisent pas lorsque l’on court debout. Arche sous le pied → Fonction de ressort. Inutile lorsque l’on marche, mais très utile lors de la course : 17 % de l’énergie emmagasinée et relâchée. Tendon d’achille : Meilleur ressort du corps. 35 % d’énergie conservée lors de la course.

10. Preuves évolutives Orteils courts → Ne brisent pas lorsque l’on court debout. Arche sous le pied → Fonction de ressort. Inutile lorsque l’on marche, mais très utile lors de la course : 17 % de l’énergie emmagasinée et relâchée. Tendon d’achille : Meilleur ressort du corps. 35 % d’énergie conservée lors de la course. Grosseur du muscle gluteusmaximus. Grosses fesses = hominidés. Ligament de la nuque : Quand on court, stabilise la tête. Tout plein de stabilisateurs passifs : AUCUN COÛT ÉNERGÉTIQUE À CELA Vidéo : 20:50 min

11. Preuves évolutives • Premier africain à gagner une médaille olympique en 1960. • Gagne le marathon (42 km) pieds nus. • Pourquoi les éthiopiens sont-ils si forts en courses sur longues distances??? • Proviennent tous de milieux très pauvres. Fermiers principalement. • Courent sans souliers dans leur jeunesse. AbebeBikila

12. Course pieds nus Les pieds sont très souples. Les pieds s’adaptent aisément aux variations du terrain. Vidéo : 30:30 min

13. En conclusion • Nous sommes des animaux faits pour être très actifs. (coureurs de longue distance). • Les coûts d’ignorer notre passé évolutif : • Maladies fréquentes : obésité, diabète, etc. • Nous sommes probablement la première génération de l’histoire de l’humanité qui vivra moins longtemps que ses ancêtres…

14. Système musculosquelettique • 206 os dans le corps… • Supportés et liés par : • Ligaments • Tendons • Muscles • Cartilage • L’ensemble = Système musculosquelettique : • Permet d’effectuer des mouvements • Soutient le corps et les organes • Protège plusieurs organes.

15. Le squelette • 206 os dans trois régions : tête, tronc, membres supérieurs et inférieurs. • Ce sont les minéraux qui composent les os qui donnent la rigidité au squelette.

16. Les os de la tête • 22 os. 8 dans le crâne (entourant l’encéphale) et 14 pour la face. • Un seul os mobile : la mandibule (maxillaire inférieur). • La plupart : os plats ou irréguliers soudés par des articulations immobiles appelées sutures. • Fonctions : • Renferment l’encéphale, ses liquides et ses membranes qui sont ainsi protégés des chocs. • Les os de la face donnent sa forme au visage. • Abritent les organes des sens. • permettent le passage de nerfs. • La mandibule permet de mastiquer.

17. La cage thoracique • Protège le cœur, les poumons et certains gros vaisseaux sanguins. • Semi-mobilité : Permet les mouvements respiratoires. • Supporte les articulations des ceintures qui relient les membres supérieurs au tronc. • Formée de : • Vertèbres thoraciques • 12 paires de côtes(7 vraies côtes, 3 fausses et 2 flottantes)

18. La colonne vertébrale • Support central du corps, protège la moelle épinière, permet les mouvements du tronc. • Comporte 26 os dont la plupart sont des vertèbres. • Séparées par des disques cartilagineux amortissant les chocs sur la colonne. • Ouverture au centre, vers l’arrière de chaque vertèbre formant le canal rachidien. • 2 premières vertèbres cervicales : atlas et axis : permettent les mouvements de la tête. C7

20. Les os des membres supérieurs • Reliés au tronc par la ceinture scapulaire. • L’articulation de l’épaule compte parmi les plus mobiles du corps. • Bras : Humérus, ulna, radius. • Main et Poignet : 27 os. Permettent des mouvements de rotation et de préhension.

21. Les os des membres inférieurs • Les jambes sont reliées au tronc par la ceinture pelvienne formée des os iliaques. • Le fémur est le plus long os du corps. • Le bassin et les jambes portent tout le poids du corps. • Les membres inférieurs servent au déplacement de l’individu et soutiennent son corps. • Pieds : 26 os. Flexibilité + support de la pression du corps.

22. La structure des os Os court : De forme plus ou moins cubique. Os du poignet et de la cheville. Os long : Plus longs que larges. Os des membres sauf ceux des poignets, ce la cheville et de la rotule. Os plat : Minces, aplatis, souvent courbés. Sternum, omoplates, côtes, os du crâne. Os irrégulier : Forme complexe. Vertèbres, os iliaques, osselets de l’oreille moyenne, mandibule et os temporal.

23. L’os long • Épiphyse et diaphyse : Diaphyse séparée des épiphyses lors de l’enfance par le cartilage de croissance. • Os spongieux : Dans les épiphyses. Contient la moelle osseuse rouge → Produit les cellules sanguines. • Canal médullaire : Au centre de la diaphyse ; contient la moelle osseuse jaune → réserve de lipides pour le corps. • Périoste : membrane recouvrant l’extérieur de l’os long. Permet la croissance en épaisseur de l’os. • Endoste : recouvre l’intérieur du canal médullaire et de l’os spongieux.

24. Physiologie des os • Les os croissent de la naissance jusqu’au début de l’âge adulte. • Croissance en longueur : par le cartilage d’accroissement. • Croissance en épaisseur : par le périoste. • Croissance régulée par un ensemble d’hormones sécrétées par l’hypophyse, la thyroïde et les parathyroïdes. Fracture d’un os :

25. Les articulations • C’est le point de rencontre de deux ou plusieurs os. • Jouent parfois un rôle de protection. • 3 types d’articulations : • Immobiles. • Semi-mobiles. • Mobiles.

26. Les articulations • Articulations immobiles : • Relient les os entre eux par un tissu conjonctif fibreux. • Les os liés ainsi ne bougent pas. • Exemples : • Les os du crâne sont reliés par des articulations fixes que l’on nomme sutures. • Les s du bassin • Articulations semi-mobiles: • Relient les os par du cartilage qui forme un coussin entre ces os. • Permettent un léger mouvement entre les os. • Exemples : • Les disques entre les vertèbres. • L’articulation sacro-iliaque.

27. Les articulations • Articulations mobiles (synoviales): • Unissent les os par du cartilage et des ligaments. • Ligament : bande de tissu qui relie des os entre eux. • Liquide synovial : Lubrifie l’articulation et en facilite le glissement. Situé entre les deux cartilages articulaires qui recouvrent les os liés par cette articulation mobile. Canal médullaire Périoste Ligament Os compact Liquide synovial Capsule fibreuse Membrane synoviale Cartilage articulaire Os spongieux

28. Les articulations Stabilité d’une articulation : Les surfaces articulaires: plus les deux os s’emboîtent bien l’un dans l’autre, plus l’articulation est solide. Les ligaments : Orientent le mouvement dans certaines directions et le bloquent dans d’autres. Le tonus musculaire : Les tendons des muscles, attachés aux os autour de l’articulation, exercent sur les os une tension constante appelée tonus musculaire.

29. Les muscles Muscle : Organe dont la contraction entraîne le mouvement de parties du corps ou encore de substances à l’intérieur du corps. Le corps humain compte 640 muscles. Propriétés des muscles.

30. Les types de muscles • Muscle cardiaque : • Tissu formé de cellules striées possédant un seul noyau. • Retrouvé exclusivement dans le cœur. • Ses contractions sont involontaires propulsant le sang dans tout le corps. • Muscle lisse : • Tissu formé de cellules non striées, lisses, contenant un noyau au centre. • Retrouvé dans la paroi d’organes internes comme l’estomac, les intestins, l’utérus, les vaisseaux sanguins, etc.

31. Les types de muscles • Muscle squelettique • Tissu formé de longues cellules striées renfermant plusieurs centaines de noyaux. • Forme les muscles squelettiques : attachés aux os. • Contractions volontaires rendant les mouvements possibles.

33. Les muscles squelettiques

34. Les types de muscles

36. Les muscles • Contraction musculaire : • Les neurones moteurs du cerveau envoient un influx nerveux jusqu’aux nerfs se rendant aux muscles. • Dans le muscle, chaque axone se divise en unité motrice dont les terminaisons rejoignent chacune une seule fibre musculaire. • L’influx nerveux transmis par ces unités motrices libère l’acétylcholine, un neurotransmetteur déversé dans la cellule musculaire. • L’acétylcholine se propage dans la cellule musculaire et y fait propager un courant électrique responsable des réactions chimiques impliquées dans la contraction musculaire. • Contraction1 • Contraction2

37. Les muscles • Métabolisme musculaire : • Respiration cellulaire aérobie : • Glucose + oxygène → énergie + CO2 + H2O • Respiration cellulaire anaérobie : • Ne nécessite pas d’oxygène. Moins efficace et libère de l’acide lactique. • Fatigue musculaire : Survient lorsque l’apport en glucose au muscle est inssufisant. La production d’énergie ne suffit alors plus et le muscle devient incappable de se contracter. • Production de chaleur : Pendant l’activité musculaire, de 20% à 25% de l’énergie est convertie en mouvement. Le reste de l’énergie est perdu sous forme de chaleur. • Transpiration : processus empêchant la température corporelle d’atteindre un niveau inquiétant. • Frissonnement : Mécanisme d’ajustement qui, par de légères contractions musculaires, dégage un supplément de chaleur.

38. Universtechnologique : A : Schémas de principe et de construction Schéma de principe : Représentation simplifiée d’un objet technique. Il sert à expliquer les forces et les mouvements qui entrent en jeu dans le fonctionnement de cet objet. On y trouve : Nom des pièces. Mouvements effectués par ces pièces (symboles normalisés). Les forces en action (symboles normalisés) p. 343

40. Universtechnologique : A : Schémas de principe et de construction Schéma de construction : Dessin technique qui indique la façon de construire un objet. On y précise les matériaux utilisés ainsi que les liaisons qui unissent les pièces. On y trouve : Les pièces composant l’objet. Les matériaux à utiliser. Les dimensions des composantes et l’échelle. Les liaisons entre les pièces. p. 344

41. Les liaisons en mécanique La fonction liaison en mécanique est la fonction qui permet de lier deux ou plusieurs pièces.

42. Les matériaux

43. Universtechnologique : B: L’ingénieriemécanique Plusieurs branches d’ingénierie : Génie chimique Génie mécanique Génie biomédical Génie électrique Génie informatique Génie civil

44. Universtechnologique : B: L’ingénieriemécanique L’ingénierie mécanique est une branche du génie qui se rapporte à la conception, à la fabrication, au fonctionnement et au perfectionnement de systèmes ou d’objets techniques. 3 subdivisions importantes du génie mécanique : Fonctions mécaniques élémentaires : Le rôle joué par un organe à l’intérieur d’un objet plus ou moins complexe. Systèmes de transmission du mouvement : La capacité d’un système à transmettre un même type de mouvement d’une partie d’un objet à un autre. Systèmes de transformation du mouvement : La capacité d’un organe à modifier la nature du mouvement d’un autre organe.

45. L’humain : une source d’inspiration Excavatrice Spider Canadarm (9min45)

46. Fonctions des os du corps