Programme de formation de l’école québécoise

Savoirs essentiels :: Science et Technologie, 2e cycle du secondaire


Univers vivant (première année du cycle)

Au deuxième cycle du secondaire, les concepts associés à l’univers vivant s’articulent autour de la façon dont les principaux systèmes du corps humain assurent diverses fonctions nécessaires au maintien de la vie. Sept concepts généraux sont présentés dans cette section. Ils sont tous liés à la façon dont l’organisme humain s’est adapté pour maintenir les fonctions essentielles à la vie. Il s’agit de la division cellulaire et de l’organisation des cellules en tissus, en organes et en systèmes. Ces derniers sont présentés selon les fonctions qu’ils assument : la nutrition (systèmes digestif, respiratoire et circulatoire), les relations (systèmes nerveux et musculosquelettique) et la reproduction (système reproducteur). Pour qu’un organisme survive, les systèmes doivent fonctionner en interrelation et être en équilibre.

L’étude des concepts liés au corps humain ne vise pas l’approfondissement de chacun de ses systèmes en particulier, mais elle doit être envisagée sous l’angle d’une meilleure compréhension de leurs interrelations. Le thème retenu pour cette première année du cycle, L’humain, un organisme vivant, doit être considéré comme un élément intégrateur servant d’ancrage à l’appropriation de concepts propres à d’autres univers. Ainsi, l’étude de la vision permet d’intégrer diverses notions et connaissances telles que le trajet de la lumière à l’intérieur de l’œil, la formation des images sur la rétine et la fonction des lunettes.

Orientations Concepts prescrits
Organisation hiérarchique du vivant

Division cellulaire

Au premier cycle du secondaire, l’élève a appris l’existence de deux modes de reproduction (asexué et sexué) des êtres vivants. Il a pu en apprécier l’éventail important, tant chez les plantes que chez les animaux.

La perpétuation de la vie repose sur la division cellulaire. Du point de vue plus spécifique de l’humain, l’étude des fonctions de la division cellulaire par mitose (reproduction, croissance, régénération) et par méiose permettra de comprendre le rôle particulier de la cellule dans le maintien et la perpétuation de la vie.

Par ailleurs, le cycle de développement sexué donne des descendants qui sont différents génétiquement de leurs parents. Il est constitué de deux étapes : la méiose et la fécondation. La méiose produit les gamètes sexuels spermatozoïdes et ovules) nécessaires à la reproduction sexuée. Ces cellules reproductrices sont haploïdes (23 chromosomes) contrairement aux cellules somatiques qui sont diploïdes (46 chromosomes). La fusion des cellules sexuelles mâles et femelles assure la diversité génétique, car il y a alors combinaison de gènes provenant de la mère et du père. Ces gènes (ADN) sont porteurs du bagage héréditaire d’un organisme humain. L’information génétique dont une cellule hérite s’appelle génome. La transmission des caractères héréditaires, qui assure la continuité de la vie, repose sur la réplication de la macromolécule d’ADN, qui a la forme caractéristique d’une double hélice.

Note : Seules les caractéristiques générales de la mitose et de la méiose constituent des éléments prescrits du programme. L’objectif premier est d’amener l’élève à différencier ces deux formes de division cellulaire (et non leurs phases respectives) et à comprendre sur quoi repose la diversité génétique des individus. Pour cette raison, les phases du développement embryonnaire ne sont pas des éléments prescrits du programme.

Tissus, organes et systèmes

L’examen microscopique des tissus, des organes et des systèmes révèle qu’ils sont composés de cellules anatomiquement et physiologiquement spécialisées. Au cours du développement embryonnaire->http://fr.wikipedia.org/wiki/Embryon], les cellules se différencient et se spécialisent tout en se multipliant et elles se regroupent en tissus. Chez l’humain, comme chez nombre d’organismes vivants, les différents tissus sont organisés de façon précise et constituent des centres fonctionnels spécialisés appelés organes.

Ceux-ci font à leur tour l’objet d’une organisation dont résultent les systèmes de l’organisme qui servent à l’exécution de fonctions corporelles comme la nutrition, la circulation et les échanges gazeux, l’excrétion et la reproduction. Pour qu’un organisme survive, les différents systèmes qui le composent doivent fonctionner en interrelation.

  • Tissus
  • Organes
  • Systèmes
Systèmes – Fonction de nutrition

Système digestif

L’être humain est tributaire d’un apport régulier d’aliments provenant d’autres organismes. Cet apport est indispensable, car il assure la construction et la réparation des tissus de même que la production de chaleur et d’énergie sous différentes formes (mécanique, calorifique, etc.).

Les transformations mécaniques et chimiques de la nourriture sont effectuées dans le système digestif selon quatre étapes de traitement : ingestion, digestion, absorption et élimination.

Les glandes digestives assurent la décomposition chimique des aliments. Les glandes salivaires produisent presque toute la salive qui a des fonctions multiples (humidification, digestion partielle des glucides, pouvoir antibactérien, etc.). Les sécrétions gastriques (acide chlorhydrique, mucus, pepsine, etc.) interviennent dans la digestion des protéines. L’intestin grêle et ses structures annexes (pancréas, foie) sécrètent divers sucs afin d’amorcer la digestion des lipides. Les sels biliaires jouent un rôle important dans la digestion des graisses. L’intestin grêle joue aussi un rôle majeur dans la digestion des glucides, des protides, des lipides et dans l’absorption des nutriments. L’absorption d’eau et d’électrolytes constitue une des fonctions essentielles du gros intestin. Le dernier segment du gros intestin (rectum) entrepose les matières fécales jusqu’à leur élimination.

  • Types d’aliments (eau, protides, glucides, lipides, vitamines, minéraux)
  • Valeur énergétique des aliments
  • Tube digestif (bouche, œsophage, estomac, intestin grêle, gros intestin, anus)
  • Transformation des aliments (mécanique, chimique)
  • Glandes digestives (glandes salivaires, glandes gastriques, pancréas, foie, glandes intestinales)
Systèmes circulatoire et respiratoire

Pour accomplir leurs activités métaboliques, les cellules de l’organisme humain ont besoin d’un apport constant en oxygène et d’une élimination adéquate du dioxyde de carbone. Les systèmes de transport (respiratoire, circulatoire et lymphatique), qui permettent les échanges entre les organes et les cellules, sont essentiels au maintien de la vie.

Le système respiratoire assure l’apport en oxygène et l’élimination du dioxyde de carbone, tandis que l’échange d’oxygène et de dioxyde de carbone assure la respiration cellulaire. La circulation sanguine permet ces échanges en empruntant diverses voies et divers types de vaisseaux alors que les constituants du sang jouent un rôle important dans le transfert de diverses substances à l’organisme.

Le système immunitaire rend possible la défense de l’organisme humain contre des virus, des bactéries et d’autres menaces extracellulaires. L’immunité active peut être acquise naturellement (production d’anticorps) ou artificiellement (vaccination). Les troubles du système immunitaire peuvent causer des maladies comme les allergies et l’immunodéficience.

  • Système respiratoire (fosses nasales, pharynx, trachée, bronches, poumons)
  • Fonctions des constituants du sang (plasma, éléments figurés)
  • Compatibilité des groupes sanguins
  • Système circulatoire (voies de circulation, types de vaisseaux)
  • Système lymphatique (lymphe, anticorps)
Système excréteur

Le système urinaire joue un rôle essentiel dans la régulation du milieu interne chez les organismes. Ses fonctions-clés sont la filtration du sang et l’élimination des déchets.

Les reins retiennent ou excrètent l’eau et les électrolytes, ce qui concourt à les maintenir en équilibre dans le milieu intérieur. L’action des glandes sudoripares contribue également au maintien de l’équilibre hydrique et à l’élimination de déchets. Le transport des gaz par le sang et le rejet de dioxyde de carbone par les poumons aident à stabiliser le pH du sang.

La régulation des liquides corporels et l’élimination des déchets métaboliques assurent le maintien de l’équilibre hémodynamique et ionique.

  • Système urinaire (reins, uretères, vessie, urètre)
  • Composants de l’urine (eau, sels minéraux, urée)
  • Maintien de l’équilibre sanguin (reins, poumons, glandes sudoripares)
Systèmes – Fonction de relation

Systèmes nerveux et musculosquelettique

Le système nerveux et le système musculosquelettique régulent les fonctions corporelles internes, mais aussi les comportements des individus, leur permettant d’entrer en relation avec le milieu extérieur et de s’y adapter.

Les réseaux complexes de cellules spécialisées, appelées neurones, constituent le système nerveux. Le système nerveux central rend possibles des comportements complexes et coordonne des commandes motrices grâce au système nerveux périphérique. Les divisions, sensitive et motrice, du système nerveux périphérique assurent l’homéostasie.

D’une grande complexité structurale, le système nerveux recueille une multiplicité d’informations grâce à divers récepteurs sensoriels distribués dans les organes des sens, qui assurent la vision, l’ouïe et l’équilibre, le goût et l’odorat, le mouvement et la locomotion. Ces données sont ensuite intégrées dans les aires sensorielles situées dans le système nerveux central. Le système nerveux joue également un rôle important dans la coordination des mouvements et dans la façon dont nous nous déplaçons. La saturation sensorielle peut aussi découler d’un usage immodéré des nouvelles applications issues des technologies de l’information et de la communication.

Le squelette assure le soutien et la protection du corps. Il joue un rôle essentiel dans le mouvement grâce à l’action des muscles qui agissent sur lui en se contractant. Certains os sont fusionnés, tandis que d’autres sont reliés par des articulations permettant une certaine liberté de mouvement.

  • Système nerveux central (encéphale, moelle épinière)
  • Système nerveux périphérique (nerfs)
    • Neurone (synapse, axone, dendrite)
    • Influx nerveux (acte volontaire, arc réflexe)
  • Récepteurs sensoriels (œil, oreille, peau, langue, nez)
  • Système musculosquelettique (os, articulations, muscles)
    • Fonctions des os, des articulations et des muscles
    • Types de muscles
    • Types de mouvements articulaires
Systèmes – Fonction de reproduction

Système reproducteur

Au premier cycle du secondaire, l’étude des organes reproducteurs de l’humain a permis à l’élève de se familiariser avec certains aspects liés à son système reproducteur, tels que la fécondation, la grossesse et les principaux stades du développement humain. Toutefois, l’étude de l’apparition des caractères sexuels chez les adolescents n’a pas été abordée et le fait que la puberté est la période où la reproduction devient possible n’a pas été expliqué.

L’étude des gonadotrophines produites par l’hypophyse (FSH, LH) permet de comprendre, entre autres, la spermatogenèse chez l’homme, la maturation du follicule ovarien et le déclenchement de l’ovulation chez la femme. Celle des hormones produites par les gonades sexuelles fait voir comment la testostérone, l’œstrogène et la progestérone régulent la croissance, le développement, les cycles reproducteurs et le comportement sexuel de l’humain.

Ces nouvelles connaissances permettent aux adolescents de comprendre de façon plus approfondie les changements qui s’opèrent en eux et sont susceptibles de les éclairer au moment de faire des choix en matière de régulation des naissances ou de traitement de la fertilité.

Note : Cette partie du programme constitue un complément aux concepts étudiés au premier cycle. Elle doit être envisagée sous l’angle d’une meilleure compréhension de la puberté chez les adolescents.

  • Puberté (fille et garçon)
  • Régulation hormonale chez l’homme
    • Spermatogenèse
    • Érection
    • Éjaculation
  • Régulation hormonale chez la femme
    • Ovogenèse
    • Cycle ovarien
    • Cycle menstruel
Repères culturels possibles

Histoire

Ressources du milieu

Intervention humaine

Événement

Jonas Salk

Ian Pavlov

Rachel Carson

Thomas Malthus

Sir Alexander Fleming

Sir Frederick Banting

Karl Landsteiner

Organisation mondiale de la Santé

Guide alimentaire canadien

Directions régionales de la santé publique

Greffes et transplantation d’organes

Transfusions sanguines

Stérilisation

Culture de tissus

Biosynthèse de l’insuline humaine

Vaccination

Contraception

Création de la Croix-Rouge internationale